EP3224840A1 - Basic module for magnetic core of an electrical transformer, magnetic core comprising said basic module, method for manufacturing said magnetic core, and transformer comprising said magnetic core - Google Patents

Basic module for magnetic core of an electrical transformer, magnetic core comprising said basic module, method for manufacturing said magnetic core, and transformer comprising said magnetic core

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EP3224840A1
EP3224840A1 EP14824098.9A EP14824098A EP3224840A1 EP 3224840 A1 EP3224840 A1 EP 3224840A1 EP 14824098 A EP14824098 A EP 14824098A EP 3224840 A1 EP3224840 A1 EP 3224840A1
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EP
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magnetic
core
equal
winding
less
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Aperam SA
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Publication date
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    • H01F41/0226Manufacturing of magnetic circuits made from strip(s) or ribbon(s) from amorphous ribbons

Definitions

  • the invention relates to the field of electrical transformers that can be carried on board aircraft. Their function is the galvanic isolation between the source network and the on-board electrical and electronic systems, as well as the transformation of voltage between the primary circuit (power supply side by the generator (s) on board) and one or several secondary circuits. Moreover these transformers can be "rectifiers" by a swallowing function based on electronic components, in order to deliver a constant voltage to certain aircraft devices.
  • Low-frequency on-board transformers consist mainly of a soft magnet magnetic core, laminated, stacked or wound according to the construction constraints, and primary and secondary windings of copper.
  • the primary supply currents are variable in time, periodic but not necessarily purely sinusoidal, which does not fundamentally change the needs of the transformer.
  • the thermal operating regime must be taken into account vis-à-vis the aging of the transformer. Typically a minimum life of 100,000 h at 200 ° C is desired.
  • the transformer shall operate on a roughly sinusoidal frequency power supply network, with an amplitude of the output voltage that may vary transiently by up to 60% from one moment to the next, and in particular during switching on the transformer or when suddenly switching on an electromagnetic actuator. This has the consequence, and by construction, a current draw to the primary of the transformer through the nonlinear magnetization curve of the magnetic core.
  • the elements of the transformer (insulators and electronic components) must be able to withstand, without damage, large variations of this inrush current, the so-called "inrush effect".
  • the noise emitted by the transformer due to electromagnetic forces and magnetostriction must be low enough to comply with the standards in force or to meet the requirements of users and personnel posted near the transformer.
  • pilots and co-pilots wish to be able to communicate not with the help of helmets but by direct voice.
  • the thermal efficiency of the transformer is also very important to consider, since it sets both its internal operating temperature and the heat flows that must be discharged, for example by means of an oil bath surrounding the windings and the cylinder head, associated with oil pumps dimensioned accordingly.
  • Thermal power sources are mainly Joule losses from primary and secondary windings, and magnetic losses from changes in magnetic flux in ddVdt time and magnetic material.
  • the volume thermal power to be extracted is limited to a certain threshold imposed by the size and power of the oil pumps, and the internal operating limit temperature of the transformer.
  • the cost of the transformer must be kept as low as possible in order to ensure the best technical-economic compromise between material costs, design, manufacturing and maintenance, and optimization of the electrical power density (mass or volume). ) of the device through taking into account the thermal regime of the transformer.
  • the transformer comprises a magnetic circuit wound when the power supply is single-phase.
  • the core structure of the transformer is made by two ring cores of the preceding type contiguous, and surrounded by a third torus wound and forming an "8" around the two previous toric cores.
  • This form of circuit in practice imposes a small thickness of the magnetic sheet (typically 0.1 mm). In fact, this technology is used only when the supply frequency constrains, taking into account the currents induced, to use strips of this thickness, that is to say typically for frequencies of a few hundred Hz.
  • a stacked magnetic circuit is used, regardless of the thicknesses of magnetic sheets envisaged. This technology is therefore valid for any frequency below a few kHz. However, particular care must be taken in deburring, juxtaposing or even performing electrical insulation of the sheets, in order to reduce both the parasitic air gaps (and thus optimize the apparent power) and to limit the induced currents between sheets. .
  • a soft magnetic material with high permeability is used in embedded power transformers, and whatever the band thickness envisaged.
  • Two families of these materials exist in thicknesses of 0.35 mm to 0.1 or even 0.05 mm, and are clearly distinguished by their chemical compositions:
  • Fe-3% Si alloys (the compositions of the alloys are given throughout the text in% by weight, with the exception of that of nanocrystalline alloys which will be discussed later) whose fragility and electrical resistivity are mainly controlled by the Si content; their magnetic losses are quite low (non-oriented N.O. grain alloys) to low (G.O. grain oriented alloys), their saturation magnetization Js is high (of the order of 2T), their cost is very moderate; There are two sub-families of Fe-3% Si used either for an embedded transformer core technology or for another:
  • V alloys whose brittleness and electrical resistivity are mainly controlled by vanadium; they owe their high magnetic permeabilities not only to their physical characteristics (weak magnetocrystalline anisotropy K1) but also to the cooling after final annealing which adjusts K1 to a very low value; because of their fragility as soon as they stay a few seconds between 400 and 700 ° C, these alloys must be shaped in the hardened state (by cutting, stamping, folding ...), and only once that the piece has its final shape (rotor or stator of rotating machine, profile E or I transformer) the material is then annealed in the last step; moreover, because of the presence of V, the quality of the annealing atmosphere must be perfectly controlled so as not to be oxidizing; finally the price of this material, very high (20 to 50 times that of Fe-3% Si - G.O.), is related to the presence of Co and is roughly proportional to the content of Co.
  • a transformer-optimized Fe-48% Co-2% V alloy has a B800 of approximately 2.15 T ⁇ 0.05 T, which makes it possible to increase magnetic flux at 800 A / m for the same yoke section from about 13% ⁇ 3%, to 2500 A / m from about 15%, to about 5000 A / m from about 16%.
  • the object of the invention is to provide a low-frequency electrical transformer design, suitable for use in aircraft, and to better solve the technical problems that we have just talked about, and at the lowest cost.
  • the subject of the invention is an elementary module of magnetic core of a wound-type electric transformer, characterized in that it is composed of a first and a second superimposed winding, respectively made in a first and a second second material, said first material being a crystalline material with saturation magnetization greater than or equal to 1.5 T, preferably greater than or equal to 2.0 T, better still greater than or equal to 2.2 T and magnetic losses less than 20 W / kg in sinusoidal waves of frequency 400 Hz, for a maximum induction of 1 T, preferably less than 15 W / kg, preferably less than 10 W / kg and said second material being a material with apparent magnetostriction at saturation (A sat ) less than or equal to 5 ppm, preferably less than or equal to 3 ppm, more preferably less than or equal to 1 ppm, and magnetic losses of less than 20 W / kg in sinusoidal waves of equation 400 Hz, for a maximum induction of 1 T, preferably less than 15 W / kg, preferably less than 10 W
  • Said first material may be chosen from grain oriented Fe-3% Si alloys, Fe-6.5% Si alloys, Fe-15 alloys with a total of 55% Co, V, Ta, Cr, Si, Al. , Mn, Mo, Ni, W textured or not, soft iron and ferrous steels and alloys at least 90% of Fe and having Hc ⁇ 500 A / m, ferritic stainless Fe-Cr at 5 to 22% Cr, 0 to 10% in total of Mo, Mn, Nb, Si, Al, V and more than 60% Fe, non-oriented Fe-Si-Al electric steels, Fe-Ni alloys at 40 to 60% Ni with not more than 5% total additions of other elements, Fe-based magnetic amorphous Fe 5 to 25% in total of B, C, Si, P and more than 60% of Fe, 0 to 20% of Ni + Co and 0 to 10% of other elements, all these contents being given in percentages by weight.
  • Said second material may be selected from 82% Ni-2 to 8% Fe-75 alloys (Mo, Cu, Cr, V), amorphous cobalt base alloys, and FeCuNbSiB nanocrystalline alloys.
  • Said second material may be a nanocrystalline material of composition: with a ⁇ 0.3; 0.3 ⁇ x ⁇ 3; 3 ⁇ y ⁇ 17, 5 ⁇ z ⁇ 20, 0 ⁇ a ⁇ 6, 0 ⁇ ⁇ ⁇ 7, 0 ⁇ ⁇ 8, ⁇ 'being at least one of the elements V, Cr, Al and Zn, M " being at least one of the elements C, Ge, P, Ga, Sb, In and Be.
  • It may comprise an air gap (17) dividing it into two parts.
  • the air gap separating the two parts of the first windings may be different from the air gap separating the two parts of the second windings.
  • Said two parts may be symmetrical.
  • the subject of the invention is also a magnetic core of a single-phase electrical transformer, characterized in that it consists of an elementary module of the above type.
  • the invention also relates to a single-phase electrical transformer, comprising a magnetic core and primary and secondary windings, characterized in that the magnetic core is of the preceding type.
  • the invention also relates to a magnetic core of a three-phase electrical transformer, characterized in that it comprises:
  • a first wrap formed from a strip of material with low magnetic losses less than 20 W / kg sine wave frequency of 400 Hz for a maximum magnetic flux of 1 T, preferably less than 15 W / kg preferably less than 10 W / kg, and with apparent magnetostriction at saturation less than or equal to 5 ppm, preferably less than or equal to 3 ppm, more preferably less than or equal to 1 ppm;
  • a second winding made from a strip of a high saturation magnetization material greater than or equal to 1.5 T, preferably greater than or equal to 2.0 T, better still greater than or equal to 2.2 T, and low magnetic losses of less than 20 W / kg in sinusoidal waves of frequency 400 Hz, for a maximum induction of 1 T, preferably less than 15 W / kg, preferably less than 10 W / kg;
  • the section (S 13 ) of the first winding of the outer magnetic sub-core and the section (S 14 ) of the second winding of the outer magnetic sub-core being such that the ratio (S 14 / (S 13 + S 14 )) of the section of the material with high saturation magnetization and the section of the set of two materials of the external magnetic sub-core is between 2 and 50%, preferably between 4 and 40% and the section of high saturation magnetization material (Js) in the whole nucleus, in terms of section ratios, with respect to the total of the sections of the two types of materials in the whole core ((S 3 + S 4 + S 14 ) ⁇ of between 2 and 50%, preferably between 4 and 40%.
  • Said first winding of the outer magnetic sub-core may be of a material selected from 82% Ni-2-8% Fe-75 alloys (Mo, Cu, Cr, V), amorphous cobalt-base alloys, and nanocrystalline alloys. FeCuNbSiB.
  • Said first winding (13) of the external magnetic sub-core may be made of a nanocrystalline material of composition:
  • being at least one of the elements V, Cr, Al and Zn
  • M being at least one of the elements C, Ge, P, Ga, Sb, In and Be.
  • Said second winding of the outer magnetic sub-core may be of a material selected from grain-oriented Fe-3% Si alloys, Fe-6.5% Si alloys, Fe-15 alloys at 50% Co total, V, Ta, Cr, Si, Al, Mn, Mo, Ni, W textured or not, soft iron and steels and ferrous alloys made of at least 90% Fe and having Hc ⁇ 500 A / m, stainless steel ferritic Fe-Cr at 5 to 22% Cr, 0 to 10% total Mo, Mn, Nb, Si, Al, V and at more than 60% Fe, non-oriented Fe-Si-Al electrical steels, alloys Fe-Ni at 40 to 60% Ni with at most 5% of total additions of other elements, amorphous Magnetic Fe base at 5 to 25% total of B, C, Si, P and more than 60% Fe, 0 to 20% Ni + Co and 0 to 10% other elements.
  • the said core may comprise an air gap dividing it into two parts.
  • the air gap separating the two parts of the first windings of the inner magnetic sub-core and the two parts of the second winding of the external magnetic sub-core may be different from the air gap separating the two parts of the second windings from the internal magnetic sub-core and the two parts of the first winding of the external magnetic sub-core.
  • the various air gaps separating the two parts of the various windings may not all be identical between the internal magnetic sub-core and the external magnetic sub-core.
  • the ratio between the section (S 13 ) of the first winding of the external magnetic sub-core and the section (S 3 ; S 4 ) of each of the second windings of the internal magnetic sub-core can be between 0.8 and 1.2. .
  • the ratio between the section (S 14 ) of the second winding of the external magnetic sub-core and the section (Si; S 2 ) of each of the first windings of the internal magnetic sub-core can be between 0.3 and 3.
  • Said two parts may be symmetrical.
  • the subject of the invention is also a three-phase electrical transformer, comprising a magnetic core and primary and secondary windings, characterized in that the magnetic core is of the preceding type.
  • the subject of the invention is also a method for manufacturing a single-phase electrical transformer core of the above type, characterized in that it comprises the following steps:
  • a magnetic metal support is manufactured in the form of a first winding made of a first material, said first material being a crystalline material having a saturation magnetization greater than or equal to 1.5 T, preferably greater than or equal to 2.0 T better than or equal to 2.2 T and low magnetic losses of less than 20 W / kg at a frequency of 400 Hz in sinusoidal waves, for a maximum induction of 1 T;
  • the two windings are secured, for example by hooping, or by bonding, or by impregnation with a resin and polymerization of said resin.
  • each elementary module being produced as follows:
  • a magnetic metal support is manufactured in the form of a first winding made of a first material, said first material being a crystalline material with a high saturation magnetization greater than or equal to 1.5 T, preferably greater than or equal to 2.0 T, better than or equal to 2.2 T and low magnetic losses of less than 20 W / kg in sinusoidal waves of frequency 400 Hz, for a maximum induction of 1 T;
  • annealing of nanocrystallization and contraction of said second winding is carried out on said support;
  • said elementary modules are joined along one of their sides to form said internal magnetic sub-core;
  • an external magnetic sub-core is produced as follows:
  • An annealing of nanocrystallization and contraction of said third winding is carried out on the internal magnetic sub-core;
  • a fourth winding is arranged around said third winding in a magnetization material having a saturation greater than or equal to 1.5 T, preferably greater than or equal to 2.0 T, better still greater than or equal to 2.2 T, and low magnetic losses. from less than 20 W / kg to 400 Hz sine waves, for a maximum induction of 1 T, the ratio of the section of high saturation magnetized material to the total of the material sections of the third and fourth windings being from 2 to 50%, preferably from 4 to 40%, and the proportion of high saturation magnetization material in the whole core, in terms of sectional ratios, with respect to the total of the sections of the two types of materials, being between 2 and 50%, preferably between 4 and 40%;
  • windings are secured, for example by shrinking, or by bonding, or by impregnation with a resin and polymerization of said resin.
  • Said magnetic transformer core is cut to form two elementary cores, said elementary cores then being intended to be reassembled so as to define between them an air gap.
  • the two elementary nuclei can be symmetrical.
  • the surfaces of the elementary cores for defining the gap can be shaped and surfaced before the elementary cores are reassembled.
  • the shaping and surfacing can be carried out so that the surfaces intended to define the air gap separating the first windings of the two elementary cores define an air gap different from the air gap separating the second windings of the two elementary cores.
  • the two elementary cores can be reassembled by shrinking by means of a crystalline material having a saturation magnetization of greater than or equal to 1.5 T, preferably greater than or equal to 2.0 T, better still greater than or equal to 2.2 T, and low magnetic losses of less than 20 W / kg in sinusoidal waves of frequency 400 Hz, for a maximum induction of 1 T.
  • the inventors were surprised to note that, with a view to transforming electrical energy at frequencies of the order of a few hundred Hz or even a few kHz, for example in aeronautical transformers, where it is required as well.
  • the "composite" wound magnetic core configuration ie consisting of a wound magnetic core using at least two materials of clearly different natures by the composition or the properties and such that one at least of these materials is at the same time majority in volume and has a low apparent saturation magnetostriction (typically A sat ⁇ 5ppm, preferably ⁇ 3ppm, and better ⁇ 1ppm) with low magnetic losses at 40Hz and that at least one of these materials has a high saturation magnetization, typically Js ⁇ 1.5 T, preferably ⁇ 2.0 T, and better 2,2 2.2 T), has the following advantages
  • winding support of the invention not only as a mechanical support, but also as an inrush effect damper and as a steady-state energy transformer. , in addition to the nanocrystalline circuit;
  • FIG. 1 which shows schematically an example of a three-phase transformer core according to the invention, with the windings of the transformer;
  • FIG. 2 which schematically shows an example of the sub-core of the three-phase transformer of FIG. 1, which can also be used to constitute a single-phase transformer core;
  • FIG. 3 which shows the relationships between noise, index of inrush and mass of the core in the reference examples and the examples according to the invention presented in the description.
  • Transformer noise comes from two sources: magnetic forces and magnetostriction of magnetic materials used in the cores of these transformers.
  • the noise of magnetostrictive origin is based on the very often non-zero and anisotropic magnetostrictive characteristics of the ferromagnetic crystal, and also on the magnetic flux which often changes direction in these crystals. Logically, to reduce or even cancel this type of noise it is necessary:
  • Magnetostrictive phenomena must be considered with several deformation quantities ( ⁇ 100 , ⁇ 11 ⁇ 5 A sat ) or energy.
  • the magnetostriction constants ⁇ 100 and A represent the amplitude of the coupling between local magnetization and deformation of the lattice along the ⁇ 100> crystallographic axes, respectively ⁇ 1 1 1>.
  • This coupling is therefore also anisotropic with respect to the crystallographic reference mark, so that for a magnetization supposed uniform of the metal (and, therefore, of direction given in the reference of the sample, and therefore also of specific direction in each of the crystals considered), each crystal would tend to deform differently from its neighbor (the crystallographic orientations being necessarily different ), but will be prevented by intergranular mechanical cohesion.
  • a sat is the apparent magnetostriction at saturation.
  • the magnitudes ⁇ 100 and Am refer to the magnetostriction deformations along the ⁇ 100> and ⁇ 1 1 1> axes of a monocrystal that is free to deform.
  • the behavior of an industrial material introduces the internal elastic stress ⁇ , because of the different crystallographic orientations in the presence, which amounts to hinder the deformation of each of the crystals. This results in a global magnetostriction, called "apparent magnetostriction" of the material, measured since the demagnetized state, and having no rigorous explicit relationship with the constants ⁇ 100 and Am, other than the same order of magnitude.
  • a sat is determined after saturation, and therefore represents the maximum amplitude of deformation of the material when magnetized, relative to its initial state "demagnetized” or not, which is in all cases an initial state of deformation unknown.
  • a sat is therefore a variation of state of deformation between two badly identified states.
  • a sat is thus a use value which occurs in the first order in the vibration of the magnetic sheets, the noise emitted or the deformation compatibility between the magnetic material and its immediate vicinity (for example the packing of a component magnetic core passive, field sensor, signal transformer ).
  • the on-board network has been for a long time at a fixed frequency of 400 Hz, but the variable frequency (typically 300 Hz to a few kHz) supplied directly by the generators is being used more and more.
  • the variable frequency typically 300 Hz to a few kHz
  • This frequency range corresponds to skin thicknesses of less than 1/10 mm, which is entirely compatible with the need for thicknesses of this type in the case of a wound-type magnetic core technology according to the invention. . Above 0.1 mm, it is more and more difficult to wind the metal in toric form.
  • the choice of the main known accessible materials corresponds to Table 1 below.
  • the materials high Js are used in the invention to operate very mainly in transient mode to dampen the effect of inrush. As a result, it is mainly the low magnetostriction materials, ensuring the essential of the steady-state operation of the transformer, which will emit the magnetic losses.
  • the magnetic losses of an embedded transformer core should not exceed 20 W / kg of magnetic material installed, preferably less than W / kg, and better still less than 10 W / kg, for a maximum induction of 1 T under sinusoidal field at a frequency of 400 Hz (this corresponds to 2 T / 400 Hz at respectively less than 80 W / kg, and preferably less than 60 W / kg and better still less than 40 W / kg). This condition must be fulfilled by the materials of all transformer core windings.
  • the nanocrystalline material FeCuNbSiB given as an example in the various tables has the typical composition
  • the induction of work B serves to size the magnetic circuits (FeSi, FeCo) when the frequency does not exceed 1 kHz, because the magnetic losses remain modest, therefore easy to evacuate. Above 1 kHz, the losses necessitate the use of a larger cooling system or a reduction of B, (because the losses are bound to the square of B t ): the iron-base amorphos then appear as a interesting alternative (B, lower but much lower losses): indeed the saturation magnetization Js weaker amorphous is then no longer a disadvantage, while their low magnetic losses are a strong advantage.
  • the maximum current of inrush (magnetizing transient current of a transformer) is proportional to (2B, + B r - B s )
  • B is the nominal work induction (resulting from the design of the magnetic circuit)
  • B r is the remanent induction of the magnetic circuit (that is to say of the assembly consisting of the ferromagnetic core and air gaps localized or distributed according to the structure of construction of the core)
  • B s is the saturation induction of the nucleus.
  • FeSi or FeCo a material with high saturation magnetization
  • a low-remanence magnetic circuit which can be obtained either directly by the choice of the material which constitutes it (example of the hysteresis cycle coated with nanocrystalline alloys), or by a construction effect of the cylinder head (distributed or localized gaps) , producing sufficient demagnetizing field);
  • the ideal magnetic circuit comprises an alloy with high saturation magnetization (FeSi, FeCo) and low remanence, used with reduced induction: it passes by a design and a dimensioning optimized magnetic circuit and adequate calibration of the air gap (s) from these materials with high saturation magnetization Js.
  • Table 2 summarizes this in the case of a magnetic core structure wound and cut into two C-shaped elements, with a small and calibrated gap (hence a low B r ) and for the same core mass magnetic, in the different cases where a single material is used to form the core. The characteristics of some materials are given for different values of B, and / or Hc.
  • Table 2 Expected properties of the materials that can be used to form a monomaterial nucleus (Decreasing interest ratings: excellent> very good>good>weak>poor> bad)
  • a nanocrystalline material of the specified type is used, these being distinguished by a work induction of approximately 1 T and making it possible to satisfy at least all the basic needs with acceptable inrush, low noise, losses magnetic weak, A.tr (and therefore conductive losses) weak, but with a power density average.
  • FIG. 1 This figure is a schematic diagram, and does not represent the mechanical support parts and assembly for maintaining the various functional parts. But the skilled person can easily design these parts by adapting them to the specific environment in which the transformer according to the invention is intended to be placed.
  • the elementary module of the invention is a magnetic core, wound type known per se, but achieved by the combination of two different soft magnetic materials, in different proportions.
  • One, predominant in cross section is distinguished by a weak magnetostriction
  • the other, minority in cross section is distinguished by a strong saturation magnetization Js and serves as a mechanical support for the first material, an inrush limiter, and has a minor but non-negligible participation in the transformation of energy in steady state.
  • These materials may possibly be present with identical sections / volumes, but the high saturation magnetization material Js must not exceed in section / volume the low magnetostriction material.
  • the inventors were, in fact, surprised to find that in such a configuration, the nanocrystalline nuclei (low magnetostriction materials) wound around the first wound core and previously made of crystalline material with high saturation magnetization (Fe, Fe-Si , Fe-Co ...) not only were held mechanically since the support is here preserved (not only as a mechanically useful part, but especially as an essential part of the electromagnetic operation of the transformer), but that the power density obtained remained at the same level as that of a nanocrystalline core without support.
  • the disadvantages that would be related to an absence of support namely the geometric instability of the nanocrystalline core, and possible alterations in the operation of the transformer that would result.
  • FIG. 1 The term "composite structure” means that the structure uses several magnetic materials of different natures. It is constituted as follows, and assembled in the order to be exposed.
  • the structure comprises firstly a winding 1, 2 of two magnetic sub-cores each made from a strip of material consisting of a high saturation magnetization material Js and low losses, such as Fe-3% alloys. If grain oriented, Fe-6.5% Si alloys, Fe-15 alloys to 55% total Co, V, Ta, Cr, Si, Al, Mo, Ni, Mn, W textured or not, the soft iron and ferrous steels and alloys consisting of at least 90% Fe and having a coercive Hc field of less than 500A / m, Fe-Cr ferritic stainless containing 5 to 22% Cr, 0 to 10% total Mo, Mn, Nb, Si, Al, V and more than 60% Fe, non-oriented Fe-Si-Al electric steels, Fe-Ni alloys containing 40 to 60% Ni with not more than 5% additions total of other elements, Fe-based magnetic amorphides containing 5 to 25% total B, C, Si, P and more than 60% Fe, 0 to 20% total Ni and Co and 0 to 10%
  • These two windings 1, 2 each constitute the (inner) winding support of one of the two internal magnetic sub-cores of the transformer.
  • this winding is self-supported after extraction from the winder, but it can itself be wound on a more rigid support as light as possible so as not to overload the transformer, this support being in any type of material , magnetic or not.
  • windings 1, 2 of the inner magnetic sub-core The function of these windings 1, 2 of the inner magnetic sub-core is to dimensionally stabilize the final magnetic circuit in C, and also to absorb the very important A.trs and the transients that occur during the power up, during the connection of the transformer to the network, when the sudden power demand of a load ... and which causes a high inrush current in the transformer (inrush effect).
  • This sub-part 1, 2 in high-Js material, in a transformer sized for a much lower nanocrystalline induction of work (a little below the Js of a low magnetostriction material, ie ⁇ 1.2 T) will be then magnetized to saturation during the duration of inrush (which varies from a few seconds to 1 to 2 min.) since B t .
  • the requirement is not only to withstand transient A.s for these high Js materials, but also not to shield the internal materials of the transformer magnetic yoke in steady state. Indeed, for variable frequencies ranging from 300 Hz to 1 kHz (or more) which are more and more encountered on the aeronautical edge networks, the skin thickness is from 0.05 to 0.2 mm (depending on the material, frequency and permeability of the medium). Therefore, a high material winding Js having a thickness insufficiently small compared to the skin thickness would shield the outside field from the windings, and all the more so since there would be a large number of metal turns at high Js in the winding. It is therefore preferable to use a high Js material of small thickness (0.05 to 0.1 mm).
  • nanocrystalline or cobalt-based amorphous on the one hand ( ⁇ ⁇ at 1 kHz> 50,000 - 100,000) and thin FeSi or FeCo alloys ( ⁇ ⁇ at 1 kHz ⁇ 3000), or also alloy Fe-80% Ni by reducing their thickness sufficiently ( ⁇ 0.07mm) on the other hand.
  • the high-J materials may be, for example, all the Fe-3% Si alloys with ⁇ 1 10 ⁇ ⁇ 001> so-called Goss texture, known in the "electrical steels" under the names of the two sub-families:
  • the alloy Fe-49% Co-2% V-0 at 0.1% Nb the V being partially or totally replaced by Ta and / or Zr.
  • the performances, unlike the previous FeSi, are not related to the texture but to the optimization composition and heat treatment, and their performances are approximately isotropic in the plane of the sheet. The performance is largely preserved when the strip thickness is lowered to 0.05-0.1 mm
  • Fe-10 at 30% Co preferably 14 to 27% Co, preferably 15 to 20% Co, also containing:
  • Mn 0 to 0.5% Mn, preferably 0 to 0.3% Mn.
  • the rest is Fe, accompanied by impurities resulting from the elaboration.
  • These materials can be shaped and processed by:
  • Table 3 Examples of high materials usable in the invention
  • the structure then comprises two additional windings 3, 4. They are each superimposed on one of the windings 1, 2 high material Js previously described, "superimposed Meaning that the additional winding 3, 4 is arranged around the corresponding winding 1, 2 of high material Js which has been previously made.
  • These additional windings 3, 4 are made with a strip of a material having both low magnetic losses and low magnetostriction, such as Fe-75 82% Ni-2 8% polycrystalline alloys (Mo, Cu, Cr, V), cobalt-based amorphous alloys, and, most preferably, FeCuNbSiB nanocrystalline alloys and the like.
  • a particularly recommended polycrystalline material with about 80% Ni is also known as Mumetal. It reaches a very low magnetostriction for a composition 81% Ni, 6% Mo, 0.2 to 0.7% Mn, 0.05 to 0.4% Si, the remainder being iron, and for an appropriate heat treatment. Optimization of magnetic performance, well known to those skilled in the art.
  • a particularly recommended nanocrystalline material known to those skilled in the art since the 1990s, is known for its very low magnetic losses from low frequencies up to 50-100kHz and for its ability to adjust its magnetostriction, via compositions adequate and adequate thermal treatments, at a value of zero or very close to 0. Its composition is given by the formula (the index numbers corresponding to atomic percentages as is customary in the definition of such materials):
  • M ' being at least one of V, Cr, Al and Zn
  • M " being at least one of the elements C, Ge, P, Ga, Sb, In and Be, having a relative permeability ⁇ ⁇ between 30,000 and 2,000,000, a saturation of more than 1 T, and even 1, 25
  • M being at least one of the elements C, Ge, P, Ga, Sb, In and Be, having a relative permeability ⁇ ⁇ between 30,000 and 2,000,000, a saturation of more than 1 T, and even 1, 25
  • the nanocrystalline material shrinks by about 1% from its initial amorphous strip state. This phenomenon must therefore be taken into account in anticipation in the winding of the amorphous strip around the first portion 1, 2 of the inner sub-core of high Js material, before the annealing of nanocrystallization. Otherwise the 1% retraction on the first core part can cause very strong internal stresses on the two core materials, which makes the whole fragile to the point of risking breaking and increases the magnetic losses. Conversely, this retraction favors the mechanical joining of the two types of materials, and thus, if not excessive, favors better dimensional stability of the C parts after impregnation and cutting.
  • Each of these bi-material windings (1, 3; 2, 4) constitutes an internal magnetic sub-core (called “elementary module”), defining a space 5, 6 in which two primary windings 7, 8, 9 will be inserted.
  • three phases of the transformer and two of the secondary windings 10, 1 1, 12 of the three phases of the transformer are inserted. Note that if the transformer is single-phase, only one of these elementary modules alone constitutes the magnetic core of the transformer.
  • the structure then comprises a winding 13, which is arranged around the assembly formed by said two internal magnetic sub-cores tightly attached along one of their sides.
  • the winding 13 is formed from a strip of material with low magnetic losses and low magnetostriction, such as alloys Fe-75 at 82% Ni - 2 at 8% (Mo, Cu, Cr, V), alloys amorphous base cobalt, and very preferably FeCuNbSiB nanocrystalline alloys and related as defined above.
  • This winding 13 constitutes a part of the external magnetic sub-core.
  • this step included it is preferable to maintain all the materials integral with each other only by added metal parts, mechanically resistant to annealing at 600 ° C. It is in fact the maximum nanocrystallization temperature that will have to be applied, preferably at the end of this step, to the entire constituting transformer core, when the materials of the windings 3, 4, 13 require it. If resins or glues are used previously to immobilize the magnetic tapes wrapped with respect to each other, then they will likely be degraded during nanocrystallization annealing. Their use should therefore preferably be postponed to a post-annealing stage of nanocrystallization.
  • the structure then comprises a new winding 14 superimposed (in the sense seen previously about internal magnetic sub-cores) around this portion 13 with low magnetic losses and low magnetostriction of the external magnetic sub-core.
  • This new winding 14, the section of which will be marked S 14 , is formed from a band of material with high Js and low losses, such as alloys Fe-3% Si-GO, Fe-6.5% Si, Fe-15 at 55% (Co, V, Ta, Cr, Si, Al, Mn, Mo, Ni, W) textured or not, soft iron and various steels, ferritic stainless Fe-Cr at 5 to 22% Cr, 0 to 10% in total of Mo, Mn, Nb, Si, Al, V and at more than 60% Fe, Fe-Si-AI NO electric steels (no Oriented), Fe-Ni alloys close to 50% Ni, iron-based magnetic amorphs.
  • This final winding 14 completes the supply of magnetic material in what constitutes the wound cylinder head of the transformer.
  • the parts 3, 4 and 13 with low magnetic losses and low magnetostriction will have identical sections, or of the same order of magnitude, whereas the sections of materials with high Js and low losses of the first windings of the two sub-cores, 1 and 2 on the one hand, and the final winding 14 on the other hand, can be quite substantially different within the limits that are specified.
  • the nanocrystallization heat treatment of the windings 3, 4, 13 with low magnetic losses and low magnetostriction, if necessary, can be carried out at the end of this step, all the metal materials having been assembled. But because of the contraction of the material 3, 4, 13 during the nanocrystallization, it is exposed after annealing to a detachment of the second winding 14 of the outer sub-core relative to the first winding 13 of the outer sub-core, making many more difficult the "joining" of the assembly before cutting. It is therefore preferable to apply this annealing at the end of the previous step, as previously said.
  • this step of setting up the winding 14 with low magnetic losses and low magnetostriction of the external sub-core it is, on the other hand, recommended to apply by depositing, or by prior gluing of the strips, or by impregnation. under vacuum (or any other suitable method) a resin, glue, polymer, or other comparable substance, which will transform the entire wound magnetic yoke into a resistive one-piece body with high dimensional stability under stress. A hooping may possibly replace this bonding or this impregnation, or precede it.
  • the magnetic yoke thus formed is cut so as to divide the different sub-cores into two parts 15, 16 to form two "half-circuits" elementary, after using the different technologies of immobilization of the strips of material and sub-nuclei previously mentioned.
  • These two parts 15, 16 are intended to be separated by an air gap 17 as shown in FIG.
  • Cutting must be done by firmly holding the magnetic yoke, within the strength of the solidified core, and by any cutting process such as wire abrasion, cutting, water jet, laser, etc. . It is preferable to divide the yoke into two symmetrical parts as shown, but an asymmetry would not be contrary to the invention.
  • the surfaces of the air gap 17 are shaped and surfaced, followed by the repositioning of the two portions 15, 16 of the magnetic yoke cut (to find the starting structure) after a possible wedging of the air gap 17, and after insertion of the primary windings 7, 8, 9 and secondary 10, 1 1, 12 pre-realized transformer.
  • the surfacing or the calibration of the air gap 17 are not absolutely necessary for the invention, but they allow a better adjustment of the performance of the transformer. This increases the inrush performance, and makes more reproducible the characteristics of the transformers of a series of production.
  • the "replacement” or “assembly” of the two parts 15, 16 of the magnetic circuit cut, and possibly surfaced and wedged, can in particular be achieved by means of a shrink-fit also using a high-Js material having properties comparable to those of the material used in the winding 14, and thus also participating (but without gap) attenuation of the inrush effect like other high-Js materials.
  • This option is particularly interesting because it allows to further lighten the magnetic circuit, while giving it a strong mechanical cohesion.
  • the section of high material Js with respect to the total section, on the one hand for each sub-core taken alone, and, on the other hand, for the magnetic core taken as a whole, is from 2 to 50%, and preferably 4 to 40%. Therefore, this section is generally the minority, and in any case not the majority, in the elementary module defined externally by the winding 14 of high-material web Js superimposed on the winding 13 of low magnetostrictive tape and in each of the elementary modules of the inner sub-core.
  • the ratio of the winding sections between materials with high Js (SS 2 , S 14 ) and low magnetostriction materials (S 3 , S 4 , S 13 ) must be maintained for each elementary module in a determined range so that the invention is implemented satisfactorily.
  • the proportion of material with high Js (in terms of section ratios), relative to the total of the sections of the two types of materials, must be between 2 and 50%, and preferably between 4 and 40%. This can result in the following inequalities:
  • the minimum value of the high material section Js with respect to the total section of material is set at 2%, preferably 4%, for each of the sub-cores and for the core taken as a whole. .
  • the material with high Js becomes predominant in section in the sub-cores and / or the core ( ⁇ 50%), then its mass unnecessarily increases the structure. As has been said, it only actively participates significantly in the damping of the inrush effect, whereas in the steady state of the transformer, it is desired that the high-Js material is only weakly magnetized. not to make noise (it inevitably has an apparent magnetostriction from medium to strong). Thus, the dimensioning of the transformer to achieve the desired power relies essentially on the low magnetostriction material ⁇ . If we had less than 50% of low ⁇ material (50% or more of high Js material), there would be essentially only this minority section that would participate in the electrical transformation. Consequently, the high Js material is limited to at most 50% of the total section of magnetic materials present in the sub-cores and the transformer core, as mentioned above.
  • Example 21 with 53.3% Fe49Co49V2 section (thus 46.7% nanocrystalline material section), the noise (58 dB) is still too high to comply with the specifications; the total mass is 6.4 kg, 28% larger than that of Example 12 entirely in nanocrystalline, which would be acceptable, and the index of inrush is -0.35, which is good; Examples 19 and 20 show that an acceptable noise can be obtained with more than 50% of Fe49Co49V2, but for a total mass too high, which is of respectively 7.4 and 7.1 kg (thus 40 to 50% higher than with the nanocrystalline solution alone of Example 12);
  • the elementary half-circuits formed by the parts 15, 16 are very dimensionally stable, especially after impregnation with a varnish and polymerization, even under the constraints of maintaining the two C parts of the elementary magnetic core. This would not be the case if we removed the high parts Js 1, 2 which serve as mechanical supports to windings 3, 4 low magnetostriction, and stiffen each elementary core.
  • Magnetic alloys with low magnetostriction and low magnetic losses of the windings 3, 4 make it possible to satisfy most of the requirements, in particular the very low acoustic noise emitted, even when working induction B, close to saturation. This allows in this case to maximize the power density, particularly in the case of nanocrystalline materials where it can work up to 1, 2 T. This is the other material, high Js, winding 14 the outermost of the core that contributes the most to the damping of the inrush effect.
  • the high Js alloys are characterized by a magnetostriction of medium amplitude (FeSi, FeNi, amorphous iron base) to significant (FeCo), which forces to reduce very significantly the induction of work B, (typically at most 0.7 T) to obtain a low acoustic noise.
  • the alloys with low magnetostriction and low magnetic losses and the high-alloys Js especially preferably by the differentiated adjustment of the air gap 17 which is provided, advantageously but not necessarily, between the materials of each pair of C, so as to give it a value ⁇ 1 at the level of the first material and a value ⁇ 2 at the level of the second material, and also by the respective proportions of the materials, one could at the same time time on the one hand set a high induction of work in the low magnetostrictive part, and on the other hand set a low work induction in the high Js part.
  • the inrush effect is sufficiently damped and distributed over the two types of material, and the noise emitted by each of the materials remains low, while allowing a fairly high power density, in any case better than what is known in the state of the art for solutions in which a low magnetostriction noise is primarily sought.
  • FIG. 2 shows a core 18 of a single-phase transformer, characterized by a rectangular-oblong shape of height h, of width I and of depth p, on which the winding of the main active material of the transformer is based: low magnetostriction.
  • This elementary core 18 can also be integrated into a three-phase transformer circuit as shown in FIG. 1 as an elementary module.
  • This single-phase oblong circuit transformer module is made of a first high-Js material, of ep1 winding thickness, and with a second low-magnetostriction material wound around the first material itself wound beforehand, and having a thickness of winding ep2.
  • a and c are also the dimensions of the inner sides of the windings 3, 4 of the second material, with low magnetostriction, arranged around the windings 1, 2 of the high material Js.
  • ep2 is equal to 20 mm.
  • ep1 is included, according to the tests, between 0 (absence of material at high Js) and 20 mm.
  • the depth p is variable according to the tests, because it is designed so that the power transferred is substantially the same in all the tests (of the order of 46 kVA), considering that the values of a and c are also the same in all tests.
  • the transformer is supplied with electrical current of nominal frequency 360 Hz.
  • the primary supply current has an intensity of 1 15 A with a number of turns Ni generally equal to 1 turn, but being 5 turns in reference example 1 and 2 turns in the reference examples 2, 3 and 4, taking into account the considered gaps of each winding 1 and 2 on the one hand, 3 and 4 on the other hand, also taking into account the material considered for each winding (therefore of its permeability), in order to reach the induction of work B t .
  • a voltage of 230 V is applied to the primary.
  • the magnetic core is thus made from a wound structure consisting of:
  • the magnetic circuit length of the first material ranges from 270 to 343 mm in all the examples according to the invention and also in all the reference examples with a bi-material elementary module.
  • the inrush effect comes from the combination of the magnetic behaviors of the two materials, and in order to appreciate the innovative contribution of the presence of another magnetic material (the first material) in the core, the wound thickness ep1 of this first material varies from 0 (which corresponds to an absence of the first material) to 20 mm according to the tests. This corresponds to a magnetic circuit length that varies from 0 to 343.2 mm.
  • the noise comes from the magnetostriction of the materials and their level of magnetization, and therefore the noise will be mainly related in steady state to the magnetic behavior of the second material.
  • B r 2 is the residual induction of the second material, which is only active at the end of the steady-state period when the transformer cutoff and the passage of the core occur in the residual state
  • B t 1 and B 1 , 2 are the working inductions
  • J s 1 and J s 2 are the saturation magnetizations of the first and second materials respectively.
  • the formula can be easily adapted to the case where more than two materials are used.
  • the noise emitted by the various examples made of transformer wound cores is measured by a set of microphones arranged around the transformer, in the median plane of the magnetic yoke.
  • the material (s) is (are) wound (s) according to the basic structure defined above.
  • Another possibility is to precisely adjust the air gaps (after cutting) ⁇ 1 and ⁇ 2 between the half-circuits of the windings of the first and second materials respectively, giving them, if necessary, different values during the shaping of the cutting areas, so to be able to limit the magnetization of one material with respect to the other. Otherwise some uncontrolled magnetization levels of material 1 could increase the magnetostriction or the inrush effect too much. It must, however, be remembered that increasing an air gap increases the current required for magnetization at B T , and therefore degrades the efficiency of the transformer. A balance must therefore be found between the advantages and disadvantages of the practical use of this solution.
  • the minimum residual air gap ⁇ 2 between the two half-circuits of the second material is evaluated at 10 ⁇ , and then the equivalent relative magnetic permeability of the magnetic circuit "material 2 + gap" makes the intrinsic permeability ⁇ ⁇ , 3 ⁇ 2 of the material 2 increase from 30,000 to 1 7670 in the case of the example (by applying the formula - - ⁇ air gap + - -) . If the air gap ⁇ 2 had been ten times larger (100 ⁇ ),
  • a gap ⁇ 1 3.5 mm limits the equivalent permeability of the first material (here FeCo) to 0.05 T (see the formula ⁇ ⁇ , ⁇ above), and therefore a low noise of 43 dB. If the air gap ⁇ 1 is reduced to 10 ⁇ , thus to a value equal to that of ⁇ 2, then the high Js FeCo material greatly exceeds the induction of 1 T in steady state of the transformer, and the noise of the FeCo then becomes predominant. and unsatisfactory (well above 55 dB), but may be eligible for the duration of the Inrush effect (a few fractions of a second to a few seconds).
  • Examples 1 to 12, 18, 18B, 19 to 21 inclusive of Table 4 are therefore reference examples, and Examples 13 to 17 inclusive, 18C, 22 to 24 inclusive are examples according to the invention which respond to all criteria of the specifications as defined above.
  • the density was 7900 kg / m 3 for FeCo27, 8200 kg / m 3 for FeCo50V2, 7650 kg / m 3 for FeSi3, 7350 kg / m 3 for the nanocrystalline.
  • the Js of the different materials are 2.00 T for FeCo27, 2.35 T for
  • FeCo50V2 2.03 T for FeSi3, 1, 25 T for the nanocrystalline.
  • Nanocrystalline 20 0 72.3 1, 1 0.055 230.26 40 1, 01 0 4.6 4.6 0 0 45.87 10 ref cycle lying down
  • Nanocrystalline alone and 17 according to the invention nanocrystalline composite core recumbent or cut cycle + FeCo27. These two examples are chosen because they can be considered to be the best performers for their respective technological choices, since they have the same Inrush index.
  • the noise emitted is lower for the 100% nanocrystalline solution (41 dB compared with 52 dB for the nanocrystalline composite core recumbent or cut + FeCo27 solution), but in both cases the noise is below the allowable threshold of 55 dB.
  • Example 12 uses a mass of nanocrystalline material of 5.0 kg, to which must be added a minimum mass of 200 to 300 g of teflon, aluminum or nonmagnetic stainless steel.
  • the two possible cases for this example were considered: permanent support and non-permanent support.
  • Table 5 lists the successive operations in these three embodiments, and compares the orders of magnitude of the costs of each step (from +: inexpensive to +++: expensive; 0: step absent from the embodiment) solutions in the case of producing a functional sub-assembly of a single torus (single-phase transformer type):
  • the stage the step support non permanent permanent support the stage
  • nanocrystalline on the support amorphous on an amorphous on a support
  • Table 5 shows that there are fewer operations in the case of the invention, and, moreover, some of the operations common to the various solutions are less expensive in the case of the invention. Indeed, when cutting and assembling C parts in 100% nanocrystalline material (Example 12 without permanent mechanical support), the lack of rigidifying mechanical support (case “without permanent support”) requires maintaining the C with care, so using suitable clamping jigs so as not to deform and damage the parts.
  • the precautions are the same as for the invention, but in this case, it weighs the final core, and the cost of the support is added to each magnetic core product.
  • the support FeCo constitutes a mechanical core avoiding irreversible mechanical deformations, and is at the same time used functionally electromagnetically and electrically.
  • the 100% nanocrystalline solution of the prior art (Example 12) is either a little more expensive because of the greater number of operations and heavier because of the mass of the support ( case of permanent support), or (case of non-permanent support) of equal or slightly higher mass, but in any case significantly more expensive to achieve. It does not therefore, globally, a satisfactory solution to the problems that the invention sought to solve.
  • Example 21 By further increasing the proportion of FeCo, and thus increasing the magnetic circuit (more than 30% by weight and more than 50% in FeCo section, Examples 19, 20 and 21), it can be seen that the effect of Inrush can be drastically reduced to a negative index. In this case, the magnetic circuit reaches a mass of the order of 7 kg (for a zero inrush index). This mass can, however, be considered a little too high for this technical solution to be fully satisfactory, especially since, moreover, the noise is only relatively below the acceptable maximum of 55 dB (Examples 19 and 20). ) or is above this acceptable maximum (Example 21). A mass of the order of 6.5 kg would generally be considered acceptable, but only if, on the other hand, the conditions on noise and inrush are respected. This explains why Example 21 is not considered to fall within the scope of the invention.
  • FeSi-GO electric steel Fe-3% Si with Oriented Grains
  • FIG. 3 summarizes the performances of different possible solutions of magnetic circuit in an inrush-noise index diagram where the transformer masses corresponding to the different points are also specified.
  • the invention makes it possible, by the use of a nanocrystalline circuit combined with FeCo or FeSi, to respect the noise and inrush limits by using magnetic circuits that are much lighter than the solutions in question.
  • traditional crystalline materials FeSi, comparable FeCo
  • their performances, with equal mass are fairly comparable to those of the invention in terms of noise and inrush index, but we saw in Table 5 that the cost of realization of these solutions was substantially higher than that of the embodiments according to the invention.
  • the inrush index is always a strictly decreasing function of the mass of the magnetic yoke. But this curve is not linear, and it allows in the case of the analyzed example to determine fairly low mass magnetic core solutions (4 to 6.5 kg) for an already very low inrush index. In a different way the noise depends not only on the mass, but also on the choice of the material (s) used (via their magnetostrictive properties).
  • Several high Js materials can be used in the same magnetic core, for example a Goss-textured Fe-3% Si alloy in the inner coil of the inner sub-cores and an Fe-50% Co alloy in the outer coil of the sub-core. - external core.
  • low magnetostrictive materials can be used in the same magnetic core, such as, for example, a nanocrystalline FeCuNbSiB alloy of the composition specified above, in the inner coil of the inner sub-cores and an amorphous cobalt base in the coil. outside of the outer sub-core. It is best to use the same material for both inner sub-cores. It is preferable to keep the "J s .Section" magnetic flux conservation rule between the three sub-parts involved in low magnetostriction materials.
  • nanocrystalline materials is recommended with respect to the use of other types of low magnetostriction materials.
  • nanocrystalline materials of composition FeCuNbSiB cited which are preferred but not exclusive examples of materials usable for the implementation of the invention, are known to allow their magnetostriction to be adjusted to 0 by a suitable heat treatment, while their saturation magnetization remains relatively high (1, 25 T), so conducive not to weigh too much on the transformer (see principles of sizing already recalled affecting d () / dt and the inrush).
  • the invention is not valid for a three-phase structure with two sub-cores placed side by side and nested in a third sub-core, but is also applicable to a simple single-phase transformer magnetic core, or any other nesting of a higher number of magnetic sub-cores, for example in the case of polyphase transformers with more than three phases.
  • the skilled person can easily adapt the design of the transformer according to the invention to the latter case.
  • the cutting of the finished magnetic core, forming the gap 17, so as to better fill the winding window and thus reduce the mass / volume of the magnetic core, is not essential, but it is very preferable both for the previous reason since we increase the power density, via the optimal filling of the winding window, but also to lower the remanent induction of the magnetic circuit.
  • An additional advantage of the cutting is to possibly be able to differentiate the air gaps ⁇ 1 and ⁇ 2 of the two materials, in order to better control the maximum level of magnetization of the first material with high Js and high magnetostriction.
  • the adjustment of the air gap can therefore be different between low magnetostriction materials and high Js materials, as has been seen in most of the examples according to the invention of Table 4 and as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the magnetostriction is very low, the cyclical deformation of the materials will be very weak and the wedging of the air gap will propagate and amplify only little noise.
  • the vibrations may still be sufficient to generate a noise greater than highest demands. In this case it may be preferable to machine a slight air gap, greater than that of the low magnetostriction material, so that the high Js materials are not in contact with the wedge, which reduces the noise emission.
  • the surfacing of the cutting faces of the magnetic core is not essential, but it is preferable because it allows a better sizing of the performance of the transformer. This makes it possible to increase the inrush performance, and to make the transformers more reproducible during an industrial production.
  • Calibration of the air gap by a shim is not essential but it is preferable to precisely adjust the residual induction (linked in particular to the inrush effect) and the maximum level of magnetization accessible in each material, and to make transformers more reproducible in an industrial production.
  • the symmetry of cutting of the magnetic core is not essential.
  • the different materials do not necessarily have the same width.
  • three FeCuNbSiB nanocrystallizable amorphous strips of width I each may be wound around a pre-wound corona of FeSi or FeCo internal sub-core of width 31. This brings the advantage of providing the same mechanical support of winding for FeCuNbSiB strips which are especially easy to produce and use when their width is less than 20-25 mm, whereas the needs for the magnetic cores of embedded transformers can largely exceed such widths.
  • All materials, or only some of them, can be wound in the amorphous state or hardened or partially crystallized (as appropriate), or be wound in the nanocrystallized state (FeCuNbSiB), relaxed (amorphous iron base or cobalt base) or crystallized (Fe-80% Ni, FeCo, FeSi, other polycrystalline materials).

Abstract

The invention relates to a basic module of a magnetic core of a wound electrical transformer. Said basic module is characterized in that it consists of a first (1, 2) and second (3, 4) winding that are placed one on top of the other and made of a first and second material, respectively. Said first material is a crystal material having a saturation magnetization (Js) greater than or equal to 1.5 T and magnetic losses less than 20 W/kg in sine waves having a frequency of 400 Hz, for maximum induction of 1 T, and said second material is a material having an apparent saturation magnetostriction (λsat) less than or equal to 5 ppm and magnetic losses less than 20 W/kg in sine waves having a frequency of 400 Hz, for maximum induction of 1 T. The cross-sections (S1, S2) of the first winding (1, 2) and cross-sections (S3, S4) of the second winding (3, 4) are such that the proportion (S1/(S1 + S3); S2/(S2 + S4)) of the first material, having a high saturation magnetization (Js), compared to the cross-section of both materials together, is between 2% and 50%, preferably between 4% and 40%. The invention also relates to a magnetic core of an electrical transformer, comprising at least one such basic module, to a method for manufacturing said magnetic core, and to a transformer comprising said magnetic core.

Description

Module élémentaire de noyau magnétique de transformateur électrique, noyau magnétique le comportant et son procédé de fabrication, et transformateur le comportant  Electrical Transformer Magnetic Core Elementary Module, Magnetic Core Comprising It And Its Manufacturing Process, And Transformer Including It
L'invention concerne le domaine des transformateurs électriques susceptibles d'être embarqués à bord d'aéronefs. Leur fonction est l'isolation galvanique entre le réseau-source et les systèmes électriques et électroniques embarqués, ainsi que la transformation de tension entre le circuit primaire (côté réseau d'alimentation par la/les génératrice(s) de bord) et un ou plusieurs circuits secondaires. De plus ces transformateurs peuvent être « redresseurs » par une fonctionnalité avale à base de composants électroniques, afin de délivrer une tension constante à certains appareils de bord.  The invention relates to the field of electrical transformers that can be carried on board aircraft. Their function is the galvanic isolation between the source network and the on-board electrical and electronic systems, as well as the transformation of voltage between the primary circuit (power supply side by the generator (s) on board) and one or several secondary circuits. Moreover these transformers can be "rectifiers" by a swallowing function based on electronic components, in order to deliver a constant voltage to certain aircraft devices.
Les transformateurs embarqués basse fréquence (≤ 1 kHz) sont constitués principalement d'un noyau magnétique en alliage magnétique doux, feuilleté, empilé ou enroulé suivant les contraintes de construction, et d'enroulements primaire et secondaire(s) en cuivre. Les courants primaires d'alimentation sont variables dans le temps, périodiques mais pas nécessairement de forme purement sinusoïdale, ce qui ne change pas fondamentalement les besoins du transformateur.  Low-frequency on-board transformers (≤ 1 kHz) consist mainly of a soft magnet magnetic core, laminated, stacked or wound according to the construction constraints, and primary and secondary windings of copper. The primary supply currents are variable in time, periodic but not necessarily purely sinusoidal, which does not fundamentally change the needs of the transformer.
Les contraintes pesant sur ces transformateurs sont multiples.  The constraints on these transformers are multiple.
Ils doivent avoir un volume et/ou une masse (en général les deux sont très liés) les plus réduits possibles, donc une densité de puissance volumique ou massique aussi élevée que possible. Plus la fréquence de fonctionnement est basse, plus la section de la culasse magnétique et le volume (donc aussi la masse) de cette culasse sont importants, ce qui exacerbe l'intérêt de la miniaturiser dans les applications basse fréquence. Comme la fréquence fondamentale est très souvent imposée, cela revient à obtenir un flux magnétique de travail le plus élevé possible ou bien, si la puissance électrique délivrée est imposée, à réduire au maximum la section de passage du flux magnétique (et donc la masse des matériaux), toujours pour accroître la puissance massique par réduction des masses embarquées.  They must have a volume and / or a mass (in general the two are very connected) as small as possible, therefore a density of power volume or mass as high as possible. The lower the operating frequency, the greater the section of the magnetic yoke and the volume (thus also the mass) of this cylinder head, which exacerbates the interest of miniaturizing it in low frequency applications. Since the fundamental frequency is very often imposed, this amounts to obtaining the highest possible magnetic flux of work or, if the electric power delivered is imposed, to reduce as much as possible the section of passage of the magnetic flux (and therefore the mass of materials), always to increase the mass power by reducing the masses on board.
Ils doivent avoir une longévité suffisante (10 à 20 ans au minimum suivant les applications) pour permettre de les rentabiliser. De ce fait, le régime thermique de fonctionnement doit être bien pris en compte vis-à-vis du vieillissement du transformateur. Typiquement une durée de vie minimale de 100 000 h à 200°C est souhaitée.  They must have sufficient longevity (at least 10 to 20 years depending on the application) to make them profitable. Therefore, the thermal operating regime must be taken into account vis-à-vis the aging of the transformer. Typically a minimum life of 100,000 h at 200 ° C is desired.
Le transformateur doit fonctionner sur un réseau d'alimentation à fréquence grossièrement sinusoïdale, avec une amplitude de la tension efficace de sortie pouvant varier de façon transitoire jusqu'à 60% d'un moment à l'autre, et en particulier lors de la mise sous tension du transformateur ou lors de l'enclenchement brutal d'un actionneur électromagnétique. Cela a pour conséquence, et par construction, un appel de courant au primaire du transformateur au travers de la courbe d'aimantation non linéaire du noyau magnétique. Les éléments du transformateur (isolants et composants électroniques) doivent pouvoir supporter sans dommages de fortes variations de ce courant d'appel, ce que l'on nomme « effet d'inrush ». The transformer shall operate on a roughly sinusoidal frequency power supply network, with an amplitude of the output voltage that may vary transiently by up to 60% from one moment to the next, and in particular during switching on the transformer or when suddenly switching on an electromagnetic actuator. This has the consequence, and by construction, a current draw to the primary of the transformer through the nonlinear magnetization curve of the magnetic core. The elements of the transformer (insulators and electronic components) must be able to withstand, without damage, large variations of this inrush current, the so-called "inrush effect".
Le bruit émis par le transformateur dû aux forces électromagnétiques et à la magnétostriction doit être suffisamment bas pour être conforme aux normes en vigueur ou pour satisfaire les exigences des utilisateurs et du personnel posté à proximité du transformateur. De plus en plus, les pilotes et copilotes d'aéronefs souhaitent pouvoir communiquer non plus à l'aide de casques mais par voix directe.  The noise emitted by the transformer due to electromagnetic forces and magnetostriction must be low enough to comply with the standards in force or to meet the requirements of users and personnel posted near the transformer. Increasingly, pilots and co-pilots wish to be able to communicate not with the help of helmets but by direct voice.
Le rendement thermique du transformateur est également très important à considérer, puisqu'il fixe à la fois sa température de fonctionnement interne et les flux de chaleur qui doivent être évacués, par exemple au moyen d'un bain d'huile entourant les enroulements et la culasse, associé à des pompes à huile dimensionnées en conséquence. Les sources de puissance thermique sont principalement les pertes par effet Joule issues des enroulements primaire et secondaires, et les pertes magnétiques issues des variations du flux magnétique dans le temps ddVdt et dans le matériau magnétique. Dans la pratique industrielle, la puissance thermique volumique à extraire est limitée à un certain seuil imposé par la taille et la puissance des pompes à huile, et la température limite de fonctionnement interne du transformateur.  The thermal efficiency of the transformer is also very important to consider, since it sets both its internal operating temperature and the heat flows that must be discharged, for example by means of an oil bath surrounding the windings and the cylinder head, associated with oil pumps dimensioned accordingly. Thermal power sources are mainly Joule losses from primary and secondary windings, and magnetic losses from changes in magnetic flux in ddVdt time and magnetic material. In industrial practice, the volume thermal power to be extracted is limited to a certain threshold imposed by the size and power of the oil pumps, and the internal operating limit temperature of the transformer.
Enfin, le coût du transformateur doit être maintenu aussi bas que possible afin d'assurer le meilleur compromis technico-économique entre coûts des matériaux, de conception, de fabrication et d'entretien, et optimisation de la densité de puissance électrique (massique ou volumique) du dispositif au travers de la prise en compte du régime thermique du transformateur.  Finally, the cost of the transformer must be kept as low as possible in order to ensure the best technical-economic compromise between material costs, design, manufacturing and maintenance, and optimization of the electrical power density (mass or volume). ) of the device through taking into account the thermal regime of the transformer.
De manière générale, on a intérêt à rechercher la densité de puissance massique/volumique la plus élevée possible. Les critères à prendre en considération pour l'apprécier sont principalement l'aimantation à saturation Js et l'induction magnétique à 800 A/m B800. In general, it is advantageous to look for the highest density of mass / volume power possible. The criteria to be considered in order to appreciate it are mainly the saturation magnetization Js and the magnetic induction at 800 A / m B 800 .
On utilise actuellement deux technologies de fabrication des transformateurs embarqués basse fréquence.  Two technologies for manufacturing low-frequency on-board transformers are currently used.
Selon une première de ces techniques, le transformateur comporte un circuit magnétique enroulé lorsque l'alimentation est monophasée. Lorsque l'alimentation est triphasée, la structure du noyau du transformateur est réalisée par deux noyaux toriques du type précédent accolés, et entourés par un troisième tore enroulé et formant un « 8 » autour des deux noyaux toriques précédents. Cette forme de circuit impose en pratique une épaisseur faible de la tôle magnétique (typiquement 0.1 mm). De fait, cette technologie est utilisée seulement lorsque la fréquence d'alimentation contraint, compte tenu des courants induits, à utiliser des bandes de cette épaisseur, c'est-à-dire typiquement pour des fréquences de quelques centaines de Hz. According to a first of these techniques, the transformer comprises a magnetic circuit wound when the power supply is single-phase. When the power supply is three-phase, the core structure of the transformer is made by two ring cores of the preceding type contiguous, and surrounded by a third torus wound and forming an "8" around the two previous toric cores. This form of circuit in practice imposes a small thickness of the magnetic sheet (typically 0.1 mm). In fact, this technology is used only when the supply frequency constrains, taking into account the currents induced, to use strips of this thickness, that is to say typically for frequencies of a few hundred Hz.
Selon la seconde de ces techniques, on utilise un circuit magnétique empilé, quelles que soient les épaisseurs de tôles magnétiques envisagées. Cette technologie est donc valable pour toute fréquence inférieure à quelques kHz. Cependant un soin particulier doit être apporté à l'ébavurage, à la juxtaposition, voire à l'isolation électrique performante des tôles, afin de réduire à la fois les entrefers parasites (et donc optimiser la puissance apparente) et limiter les courants induits entre tôles.  According to the second of these techniques, a stacked magnetic circuit is used, regardless of the thicknesses of magnetic sheets envisaged. This technology is therefore valid for any frequency below a few kHz. However, particular care must be taken in deburring, juxtaposing or even performing electrical insulation of the sheets, in order to reduce both the parasitic air gaps (and thus optimize the apparent power) and to limit the induced currents between sheets. .
Dans l'une ou l'autre de ces technologies, on utilise dans les transformateurs de puissance embarqués, et quelle que soit l'épaisseur de bande envisagée, un matériau magnétique doux à haute perméabilité. Deux familles de ces matériaux existent dans des épaisseurs de 0,35 mm à 0,1 voire 0,05 mm, et se distinguent clairement par leurs compositions chimiques :  In either of these technologies, a soft magnetic material with high permeability is used in embedded power transformers, and whatever the band thickness envisaged. Two families of these materials exist in thicknesses of 0.35 mm to 0.1 or even 0.05 mm, and are clearly distinguished by their chemical compositions:
les alliages Fe-3% Si (les compositions des alliages sont, dans tout le texte données en % pondéraux, à l'exception de celle des alliages nanocristallins dont il sera question par la suite) dont la fragilité et la résistivité électrique sont principalement contrôlées par la teneur en Si ; leurs pertes magnétiques sont assez faibles (alliages à grains non orientés N.O.) à faibles (alliages à grains orientés G.O.), leur aimantation à saturation Js est élevée (de l'ordre de 2T), leur coût est très modéré ; il existe deux sous familles de Fe-3% Si utilisées soit pour une technologie de noyau de transformateur embarqué, soit pour une autre :  Fe-3% Si alloys (the compositions of the alloys are given throughout the text in% by weight, with the exception of that of nanocrystalline alloys which will be discussed later) whose fragility and electrical resistivity are mainly controlled by the Si content; their magnetic losses are quite low (non-oriented N.O. grain alloys) to low (G.O. grain oriented alloys), their saturation magnetization Js is high (of the order of 2T), their cost is very moderate; There are two sub-families of Fe-3% Si used either for an embedded transformer core technology or for another:
o les Fe-3% Si à Grains Orientés (G. O.), utilisés pour les structures de transformateur embarqué de type « enroulé » : leur perméabilité élevée (B800 = 1 .8 - 1 .9 T) est liée à leur texture {1 10} <001 > très prononcée ; ces alliages ont l'avantage d'être peu coûteux, faciles à mettre en forme, de grande perméabilité, mais leur saturation est limitée à 2 T, et ils présentent une non-linéarité très marquée de la courbe d'aimantation qui peut provoquer des harmoniques très importantes ;  o Fe-3% Si with Oriented Grains (GO), used for embedded transformer structures of "wrapped" type: their high permeability (B800 = 1 .8 - 1 .9 T) is related to their texture {1 10 } <001> very pronounced; these alloys have the advantage of being inexpensive, easy to form, of high permeability, but their saturation is limited to 2 T, and they have a very marked non-linearity of the magnetization curve which can cause very important harmonics;
o les Fe-3% Si à grains Non Orientés (N.O.), utilisés pour les structures de transformateur embarqué de type « découpé-empilé » ; leur perméabilité est plus réduite, leur aimantation à saturation est similaire à celle des G.O. ; o Non-Oriented Grain Fe-3% Si (NO), used for "cut-stack" type embedded transformer structures; their permeability is smaller, their saturation magnetization is similar to that of GOs;
les alliages Fe-48% Co-2% V, dont la fragilité et la résistivité électrique sont principalement contrôlées par le vanadium ; ils doivent leurs perméabilités magnétiques élevées non seulement à leurs caractéristiques physiques (anisotropie magnétocristalline K1 faible) mais aussi au refroidissement après recuit final qui règle K1 à une valeur très basse ; du fait de leur fragilité dès qu'ils séjournent quelques secondes entre 400 et 700°C, ces alliages doivent être mis en forme à l'état écroui (par découpe, estampage, pliage...), et une fois seulement que la pièce possède sa forme finale (rotor ou stator de machine tournante, profil en E ou I de transformateur) le matériau est alors recuit en dernière étape ; de plus, à cause de la présence de V, la qualité de l'atmosphère de recuit doit être parfaitement contrôlée pour ne pas être oxydante ; enfin le prix de ce matériau, très élevé (20 à 50 fois celui du Fe-3% Si - G.O.), est lié à la présence de Co et est grossièrement proportionnel à la teneur en Co.  Fe-48% Co-2% V alloys, whose brittleness and electrical resistivity are mainly controlled by vanadium; they owe their high magnetic permeabilities not only to their physical characteristics (weak magnetocrystalline anisotropy K1) but also to the cooling after final annealing which adjusts K1 to a very low value; because of their fragility as soon as they stay a few seconds between 400 and 700 ° C, these alloys must be shaped in the hardened state (by cutting, stamping, folding ...), and only once that the piece has its final shape (rotor or stator of rotating machine, profile E or I transformer) the material is then annealed in the last step; moreover, because of the presence of V, the quality of the annealing atmosphere must be perfectly controlled so as not to be oxidizing; finally the price of this material, very high (20 to 50 times that of Fe-3% Si - G.O.), is related to the presence of Co and is roughly proportional to the content of Co.
Outre ces deux familles de matériaux à haute perméabilité (Fe-3% Si G.O. et Fe- In addition to these two families of materials with high permeability (Fe-3% Si G.O. and Fe-
48% Co-2% V) utilisées principalement actuellement dans les transformateurs de puissance basse fréquence embarqués, on rencontre parfois les amorphes base Fer lorsque l'exigence sur la thermique (dissipation, pertes magnétiques) est très forte, ce qui impose alors de dégrader beaucoup la densité de puissance (Js = 1 ,88 T). Les amorphes ne sont utilisés que dans les circuits enroulés. 48% Co-2% V) currently mainly used in embedded low-frequency power transformers, Iron-based amorphous materials are sometimes encountered when the requirement on the thermal (dissipation, magnetic losses) is very strong, which then requires degrading much power density (Js = 1, 88 T). Amorphous materials are only used in coiled circuits.
Il est connu également depuis longtemps que les additions de Co dans le fer augmentent la saturation magnétique de l'alliage, jusqu'à atteindre 2,4 T vers 35 à 50 % de Co, et on aurait donc pu s'attendre à voir utiliser d'autres matériaux à base FeCo et contenant moins de cobalt que le Fe-48% Co-2% V dans les transformateurs embarqués.  It is also known for a long time that the additions of Co in iron increase the magnetic saturation of the alloy, until reaching 2.4 T towards 35 to 50% of Co, and one could thus have expected to see use other materials based on FeCo and containing less cobalt than Fe-48% Co-2% V in embedded transformers.
Malheureusement, il s'avère que ces alliages à moindre teneur en Co ont une anisotropie magnétocristalline de plusieurs dizaines de kJ/m3, ce qui ne les autorise pas à avoir une perméabilité élevée dans le cas d'une distribution aléatoire des orientations cristallographiques finales. Dans le cas des tôles magnétiques à moins de 48% de Co pour transformateurs embarqués moyenne fréquence, on sait donc depuis longtemps que les chances de succès passent nécessairement par une texture aiguë caractérisée par le fait qu'en chaque grain, un axe <100> est très proche de la direction de laminage. La texture {1 10}<001 > obtenue par Goss en 1946 dans les Fe-3% Si par recristallisation secondaire en est un cas illustre : cependant la tôle ne devait pas contenir de cobalt. Unfortunately, it turns out that these alloys with a lower Co content have a magnetocrystalline anisotropy of several tens of kJ / m 3 , which does not allow them to have a high permeability in the case of a random distribution of the final crystallographic orientations. . In the case of magnetic plates less than 48% Co for medium-frequency on-board transformers, it has long been known that the chances of success necessarily pass through an acute texture characterized by the fact that in each grain, an axis <100> is very close to the rolling direction. The texture {1 10} <001> obtained by Goss in 1946 in Fe-3% Si by secondary recrystallization is an illustrative case: however the sheet should not contain cobalt.
Plus récemment, on a montré dans le document US-A-3 881 967 qu'avec des additions de 4 à 6% de Co et 1 à 1 ,5% de Si, et en utilisant aussi une recristallisation secondaire, de hautes perméabilités pouvaient aussi être obtenues : B800 ~ 1 ,98 T, soit un gain de 0.02 T/% Co à 800 A/m par rapport aux meilleures tôles Fe-3% Si G.O. actuelles (B10 ~ 1 ,90 T). Il est cependant évident qu'une augmentation de seulement 4% du B800 n'est pas suffisante pour alléger sensiblement un transformateur. A titre comparatif, un alliage Fe-48% Co-2% V optimisé pour transformateur présente un B800 d'environ 2,15 T ± 0,05 T, ce qui permet un accroissement de flux magnétique à 800 A/m pour une même section de culasse d'environ 13% ± 3 %, à 2500 A/m d'environ 15 %, à 5000 A/m d'environ 16 %. More recently, it has been shown in US-A-3 881 967 that with additions of 4 to 6% Co and 1 to 1.5% Si, and also using a recrystallization secondary, high permeabilities could also be obtained: B800 ~ 1, 98 T, a gain of 0.02 T /% Co at 800 A / m compared to the best sheet Fe-3% Si GO current (B10 ~ 1, 90 T ). However, it is clear that an increase of only 4% of the B 800 is not enough to significantly reduce a transformer. By way of comparison, a transformer-optimized Fe-48% Co-2% V alloy has a B800 of approximately 2.15 T ± 0.05 T, which makes it possible to increase magnetic flux at 800 A / m for the same yoke section from about 13% ± 3%, to 2500 A / m from about 15%, to about 5000 A / m from about 16%.
Il faut également signaler la présence dans les Fe-3% Si G.O. de gros grains dus à la recristallisation secondaire, et d'une très faible désorientation entre cristaux autorisant un B800 de 1 ,9 T, couplés à la présence d'un coefficient de magnétostriction λ100 très nettement supérieur à 0. Cela rend ce matériau très sensible aux contraintes de montage et de fonctionnement, ce qui ramène dans la pratique industrielle le B800 d'un Fe-3% Si G.O. en fonctionnement dans un transformateur embarqué à environ 1 ,8 T. C'est également le cas pour les alliages de US-A-3 881 967. Par ailleurs, le Fe-48% Co-2% V a des coefficients de magnétostriction d'amplitude encore 4 à 5 fois plus élevée que le Fe- 3% Si, mais une distribution aléatoire des orientations cristallographiques et une petite taille moyenne des grains (quelques dizaines de microns), ce qui le rend beaucoup moins sensible aux faibles contraintes, et donc ne diminue pas significativement le B800 en fonctionnement. Note also the presence in Fe-3% Si GB of coarse grains due to secondary recrystallization, and a very low disorientation between crystals allowing a B 800 of 1, 9 T, coupled with the presence of a coefficient magnetostriction λ 100 very clearly greater than 0. This makes this material very sensitive to mounting and operating constraints, which brings the B800 of an Fe-3% Si GO back into industrial practice in operation in a transformer on board about This is also the case for the alloys of US Pat. No. 3,881,967. Furthermore, Fe-48% Co-2% V has amplitude magnetostriction coefficients still 4 to 5 times more. high as Fe-3% Si, but a random distribution of crystallographic orientations and a small average grain size (a few tens of microns), which makes it much less sensitive to low stresses, and therefore does not significantly decrease the B800 in operation.
En fonctionnement, il faut donc considérer que le remplacement d'un Fe 3% Si G.O. par un Fe-48% Co-2% V amène un accroissement du flux magnétique à section constante du transformateur embarqué de l'ordre de 20 à 25% pour des amplitudes de champ de fonctionnement de 800 à 5000 A/m, soit donc environ 0,5 % d'accroissement du flux magnétique par 1 % de Co. L'alliage de US-A-3 881 967 permet un accroissement de 1 % du flux magnétique par 1 % de Co, mais comme on l'a dit, cet accroissement total (4%) a été jugé beaucoup trop faible pour justifier le développement de ce matériau.  In operation, it must therefore be considered that the replacement of a Fe 3% Si G.O. by an Fe-48% Co-2% V brings an increase in the magnetic flux constant section of the on-board transformer of the order of 20 to 25% for operating field amplitudes of 800 to 5000 A / m, so about 0.5% magnetic flux increase by 1% Co. The alloy of US-A-3 881 967 allows a 1% increase in magnetic flux by 1% Co, but as said, this total increase (4%) was considered too low to justify the development of this material.
On a aussi proposé, notamment dans le document US-A-3 843 424, d'utiliser un alliage Fe-5 à 35% Co, comportant moins de 2% Cr et moins de 3% Si, et présentant une texture de Goss obtenue par recristallisation primaire et croissance normale de grain. Des compositions Fe-27% Co-0.6% Cr ou Fe-18% Co-0.6% Cr sont citées comme permettant d'atteindre 2.08 T à 800 A/m et 2.3 T à 8000 A/m. Ces valeurs permettraient en fonctionnement, par rapport à une tôle Fe-3% Si-G.O. fonctionnant à 1 .8 T à 800 A/m, et à 1 .95 T à 5000 A/m, d'augmenter de 15% à 800 A/m et de 18% à 5000 A/m le flux magnétique dans une section de culasse donnée, et donc de réduire d'autant le volume ou la masse du transformateur. Ainsi on a proposé plusieurs compositions et procédés de fabrication d'alliages Fe-bas Co (avec des additions éventuelles d'éléments d'alliage) permettant de façon générale d'obtenir des inductions magnétiques à 800A/m proches de celles accessibles avec les alliages commerciaux Fe-48% Co-2% V, mais avec des teneurs en Co (et donc des prix de revient) sensiblement moindres (18 à 25 %). It has also been proposed, particularly in document US Pat. No. 3,843,424, to use a 35% Co Fe-5 alloy having less than 2% Cr and less than 3% Si and having a Goss texture obtained. by primary recrystallization and normal grain growth. Compositions Fe-27% Co-0.6% Cr or Fe-18% Co-0.6% Cr are cited as making it possible to reach 2.08 T at 800 A / m and 2.3 T at 8000 A / m. These values would allow in operation, compared to a sheet Fe-3% Si-GO operating at 1 .8 T at 800 A / m, and 1 .95 T at 5000 A / m, to increase by 15% to 800 A / m and 18% at 5000 A / m magnetic flux in a given breech section, and therefore reduce the volume accordingly or the mass of the transformer. Thus, several compositions and processes for manufacturing Fe-low Co alloys (with possible additions of alloying elements) have been proposed, generally making it possible to obtain magnetic inductions at 800 A / m close to those accessible with the alloys. commercial Fe-48% Co-2% V, but with Co levels (and therefore cost) significantly lower (18 to 25%).
En résumé, les différentes problématiques auxquelles les concepteurs de transformateurs aéronautiques sont confrontés peuvent se poser ainsi.  In summary, the different issues facing aeronautical transformer designers can arise as well.
En l'absence d'exigence forte sur le bruit dû à la magnétostriction, le compromis entre les exigences sur un faible effet d'inrush, une forte densité massique du transformateur, un bon rendement et des pertes magnétiques faibles conduisent à utiliser des solutions mettant en jeu des noyaux magnétiques enroulés en Fe-Si G.O., en Fe-Co ou en amorphes à base fer, ou des solutions mettant en jeu des noyaux magnétiques en pièces découpées et empilées en Fe-Si N.O. ou en Fe-Co.  In the absence of a strong requirement for noise due to magnetostriction, the compromise between the requirements on a low inrush effect, a high mass density of the transformer, a good efficiency and low magnetic losses lead to the use of solutions magnetic cores wound in Fe-Si GO, in Fe-Co or in iron-based amorphous materials, or solutions involving magnetic cores in cut and stacked pieces made of Fe-Si NO or Fe-Co.
Mais ces exigences sur un faible bruit de magnétostriction étant de plus en plus répandues, il n'est pas possible de les satisfaire avec les technologies précédentes autrement qu'en augmentant le volume et la masse du transformateur, car on ne sait pas faire baisser le bruit autrement qu'en réduisant l'induction de travail moyenne Bt, donc en augmentant la section du noyau et la masse totale pour maintenir le même flux magnétique de travail. Il faut abaisser B, à environ 1 T, au lieu de 1 ,4 à 1 ,7 T pour les Fe- Si ou les Fe-Co en l'absence d'exigences sur le bruit. Il faut aussi, souvent, capitonner le transformateur, d'où une augmentation de son poids et de son encombrement. But these requirements on a low noise of magnetostriction being more and more widespread, it is not possible to satisfy them with the previous technologies other than by increasing the volume and the mass of the transformer, because it is not known how to lower the noise other than by reducing the average work induction B t , thus increasing the core section and the total mass to maintain the same magnetic flux of work. B should be reduced to about 1 T instead of 1.4 to 1.7 T for Fe-Si or Fe-Co in the absence of noise requirements. It is also often necessary to pad the transformer, resulting in an increase in weight and bulk.
Seul un matériau à magnétostriction nulle permettrait, à première vue, de résoudre le problème, et à condition d'avoir une induction de travail supérieure à celle des solutions actuelles. Seuls les alliages Fe-80% Ni qui présentent une induction à saturation Js de 0,75 T environ et les alliages nanocristallins dits « à cycle couché ou coupé » dont Js est de 1 ,26 T environ présentent une telle basse magnétostriction. Mais les alliages Fe-80%Ni ont une induction de travail B, trop faible pour procurer des transformateurs plus légers que les transformateurs traditionnels. Seuls les nanocristallins permettraient cet allégement avec le faible bruit demandé.  Only a material with zero magnetostriction would, at first glance, solve the problem, and provided that it has a higher induction of work than current solutions. Only alloys Fe-80% Ni which have a saturation induction Js of about 0.75 T and nanocrystalline alloys known as "recumbent or cut cycle" of which Js is about 1.26 T have such a low magnetostriction. But Fe-80% Ni alloys have a working induction B, too low to provide lighter transformers than traditional transformers. Only nanocrystalline would allow this relief with the low noise demanded.
On rappelle qu'un matériau à cycle d'hystérésis couché ou coupé est un matériau dont le cycle d'hystérésis B = f(H) est tel que sa pente est relativement faible, jusqu'à, éventuellement, recouper l'axe des abscisses H.  It is recalled that a material with a hysteresis cycle lying or cut is a material whose hysteresis cycle B = f (H) is such that its slope is relatively low, up to possibly intersect the abscissa axis. H.
Mais ces nanocristallins posent un problème majeur dans le cas d'une solution « transformateur embarqué ». Leur épaisseur est d'environ 20 μηι et ils sont enroulés en tore à l'état souple amorphe autour d'un support rigide, afin que la forme du tore soit conservée pendant tout le traitement thermique aboutissant à la nanocristallisation. Et ce support ne peut être enlevé après le traitement thermique, toujours pour que la forme du tore puisse être conservée, et aussi parce que le tore est ensuite souvent coupé en deux pour permettre une meilleure compacité du transformateur en utilisant la technologie du circuit enroulé précédemment décrite. Seules des résines d'imprégnation du tore enroulé peuvent le maintenir dans la même forme en l'absence du support qui est retiré après polymérisation de la résine. Mais après une découpe en C du tore nanocristallin imprégné et durci, on constate une déformation du C qui empêche les deux parties d'être remises exactement face à face pour reconstituer le tore fermé, une fois les bobinages insérés. Les contraintes de fixation des C au sein du transformateur peuvent aussi conduire à leur déformation. Il est donc préférable de conserver le support, ce qui alourdit le transformateur. But these nanocrystallines pose a major problem in the case of a solution "embedded transformer". Their thickness is about 20 μηι and they are wound in amorphous soft torus around a rigid support, so that the shape of the torus is preserved throughout the heat treatment resulting in the nanocrystallization. And this support can not be removed after the heat treatment, always so that the shape of the torus can be preserved, and also because the torus is then often cut in half to allow a better compactness of the transformer by using the technology of the previously wound circuit described. Only impregnating resins of the wound core can maintain it in the same form in the absence of the support which is removed after polymerization of the resin. But after a cut in C nanocrystalline core impregnated and hardened, there is a deformation of the C which prevents the two parts to be put back exactly face to face to reconstitute the closed torus, once the windings inserted. The constraints of fixing the C within the transformer can also lead to their deformation. It is therefore preferable to keep the support, which weighs down the transformer.
Le but de l'invention est de proposer une conception de transformateur électrique basse fréquence, adapté à être utilisé dans des aéronefs, et permettant de résoudre au mieux les problèmes techniques dont on vient de parler, et au moindre coût.  The object of the invention is to provide a low-frequency electrical transformer design, suitable for use in aircraft, and to better solve the technical problems that we have just talked about, and at the lowest cost.
A cet effet, l'invention a pour objet un module élémentaire de noyau magnétique de transformateur électrique de type enroulé, caractérisé en ce qu'il est composé d'un premier et d'un deuxième enroulements superposés, réalisés respectivement en un premier et un deuxième matériau, ledit premier matériau étant un matériau cristallin à aimantation à saturation supérieure ou égale à 1 ,5 T, de préférence supérieure ou égale à 2,0 T, mieux supérieure ou égale à 2,2 T et pertes magnétiques inférieures à 20 W/kg en ondes sinusoïdales de fréquence 400 Hz, pour une induction maximale de 1 T, de préférence inférieures à 15 W/kg, de préférence inférieures à 10W/kg et ledit deuxième matériau étant un matériau à magnétostriction apparente à saturation (Asat) inférieure ou égale à 5 ppm, de préférence inférieure ou égale à 3 ppm, mieux inférieure ou égale à 1 ppm, et pertes magnétiques inférieures à 20 W/kg en ondes sinusoïdales de fréquence 400 Hz, pour une induction maximale de 1 T, de préférence inférieures à 15 W/kg, de préférence inférieures à 10 W/kg, les sections (Si ; S2) du premier enroulement et (S3 ; S4) du deuxième enroulement étant telles que le rapport + S3) ; S2/(S2 + S4)) de chaque section de premier matériau à haute aimantation à saturation (Js) comparativement à la section de l'ensemble des deux matériaux du module élémentaire est compris entre 2 et 50%, de préférence entre 4 et 40%. For this purpose, the subject of the invention is an elementary module of magnetic core of a wound-type electric transformer, characterized in that it is composed of a first and a second superimposed winding, respectively made in a first and a second second material, said first material being a crystalline material with saturation magnetization greater than or equal to 1.5 T, preferably greater than or equal to 2.0 T, better still greater than or equal to 2.2 T and magnetic losses less than 20 W / kg in sinusoidal waves of frequency 400 Hz, for a maximum induction of 1 T, preferably less than 15 W / kg, preferably less than 10 W / kg and said second material being a material with apparent magnetostriction at saturation (A sat ) less than or equal to 5 ppm, preferably less than or equal to 3 ppm, more preferably less than or equal to 1 ppm, and magnetic losses of less than 20 W / kg in sinusoidal waves of equation 400 Hz, for a maximum induction of 1 T, preferably less than 15 W / kg, preferably less than 10 W / kg, the sections (Si; S 2 ) of the first winding and (S 3 ; S 4 ) of the second winding being such that the ratio + S 3 ); S 2 / (S 2 + S 4 )) of each section of first material with high saturation magnetization (Js) compared to the section of the set of two materials of the elementary module is between 2 and 50%, preferably between 4 and 40%.
Ledit premier matériau peut être choisi parmi les alliages Fe-3% Si à grains orientés, les alliages Fe-6,5% Si, les alliages Fe-15 à 55% au total de Co, V, Ta, Cr, Si, Al, Mn, Mo, Ni, W texturés ou non, le fer doux et les aciers et alliages ferreux constitués d'au moins 90% de Fe et présentant Hc < 500 A/m, les inox ferritiques Fe-Cr à 5 à 22% Cr, 0 à 10% au total de Mo, Mn, Nb, Si, Al, V et à plus de 60% de Fe, les aciers électriques Fe-Si-AI non orientés, les alliages Fe-Ni à 40 à 60% de Ni avec au plus 5% d'additions totales d'autres éléments, les amorphes magnétiques base Fe à 5 à 25% au total de B, C, Si, P et plus de 60% de Fe, 0 à 20% de Ni + Co et 0 à 10% d'autres éléments, toutes ces teneurs étant données en pourcentages pondéraux. Said first material may be chosen from grain oriented Fe-3% Si alloys, Fe-6.5% Si alloys, Fe-15 alloys with a total of 55% Co, V, Ta, Cr, Si, Al. , Mn, Mo, Ni, W textured or not, soft iron and ferrous steels and alloys at least 90% of Fe and having Hc <500 A / m, ferritic stainless Fe-Cr at 5 to 22% Cr, 0 to 10% in total of Mo, Mn, Nb, Si, Al, V and more than 60% Fe, non-oriented Fe-Si-Al electric steels, Fe-Ni alloys at 40 to 60% Ni with not more than 5% total additions of other elements, Fe-based magnetic amorphous Fe 5 to 25% in total of B, C, Si, P and more than 60% of Fe, 0 to 20% of Ni + Co and 0 to 10% of other elements, all these contents being given in percentages by weight.
Ledit deuxième matériau peut être choisi parmi des alliages Fe-75 à 82% Ni - 2 à 8% (Mo, Cu, Cr, V), des alliages amorphes base cobalt, et des alliages nanocristallins FeCuNbSiB.  Said second material may be selected from 82% Ni-2 to 8% Fe-75 alloys (Mo, Cu, Cr, V), amorphous cobalt base alloys, and FeCuNbSiB nanocrystalline alloys.
Ledit deuxième matériau peut être un matériau nanocristallin de composition : avec a < 0,3 ; 0,3 < x < 3 ; 3 < y < 17, 5 < z < 20, 0 < a < 6, 0≤ β < 7, 0≤ γ < 8, Μ' étant l'un au moins des éléments V, Cr, Al et Zn, M" étant l'un au moins des éléments C, Ge, P, Ga, Sb, In et Be.  Said second material may be a nanocrystalline material of composition: with a <0.3; 0.3 <x <3; 3 <y <17, 5 <z <20, 0 <a <6, 0≤ β <7, 0≤γ <8, Μ 'being at least one of the elements V, Cr, Al and Zn, M " being at least one of the elements C, Ge, P, Ga, Sb, In and Be.
II peut comporter un entrefer (17) le divisant en deux parties.  It may comprise an air gap (17) dividing it into two parts.
L'entrefer séparant les deux parties des premiers enroulements peut être différent de l'entrefer séparant les deux parties des deuxièmes enroulements.  The air gap separating the two parts of the first windings may be different from the air gap separating the two parts of the second windings.
Lesdites deux parties peuvent être symétriques.  Said two parts may be symmetrical.
L'invention a également pour objet un noyau magnétique de transformateur électrique monophasé, caractérisé en ce qu'il est constitué par un module élémentaire du type précédent.  The subject of the invention is also a magnetic core of a single-phase electrical transformer, characterized in that it consists of an elementary module of the above type.
L'invention a également pour objet un transformateur électrique monophasé, comportant un noyau magnétique et des bobinages primaire et secondaire, caractérisé en ce que le noyau magnétique est du type précédent.  The invention also relates to a single-phase electrical transformer, comprising a magnetic core and primary and secondary windings, characterized in that the magnetic core is of the preceding type.
L'invention a également pour objet un noyau magnétique de transformateur électrique triphasé, caractérisé en ce qu'il comporte :  The invention also relates to a magnetic core of a three-phase electrical transformer, characterized in that it comprises:
- un sous-noyau magnétique interne composé de deux modules élémentaires selon l'une des revendications 1 à 6 accolés ;  an internal magnetic sub-core composed of two elementary modules according to one of the claims 1 to 6 contiguous;
- et un sous-noyau magnétique externe composé de deux enroulements supplémentaires superposés, disposés dans cet ordre autour du sous-noyau magnétique interne :  and an external magnetic sub-core composed of two additional superimposed windings arranged in this order around the internal magnetic sub-core:
un premier enroulement réalisé à partir d'une bande d'un matériau à faibles pertes magnétiques de moins de 20 W/kg en ondes sinusoïdales de fréquence 400Hz, pour une induction maximale de 1 T, de préférence inférieures à 15 W/kg, de préférence inférieures à 10 W/kg, et à magnétostriction apparente à saturation inférieure ou égale à 5 ppm, de préférence inférieure ou égale à 3 ppm, mieux inférieure ou égale à 1 ppm ; a first wrap formed from a strip of material with low magnetic losses less than 20 W / kg sine wave frequency of 400 Hz for a maximum magnetic flux of 1 T, preferably less than 15 W / kg preferably less than 10 W / kg, and with apparent magnetostriction at saturation less than or equal to 5 ppm, preferably less than or equal to 3 ppm, more preferably less than or equal to 1 ppm;
■ un deuxième enroulement réalisé à partir d'une bande d'un matériau à haute aimantation à saturation supérieure ou égale à 1 ,5 T, de préférence supérieure ou égale à 2,0 T, mieux supérieure ou égale à 2,2 T, et faibles pertes magnétiques de moins de 20 W/kg en ondes sinusoïdales de fréquence 400Hz, pour une induction maximale de 1 T, de préférence inférieures à 15 W/kg, de préférence inférieures à 10 W/kg ;  A second winding made from a strip of a high saturation magnetization material greater than or equal to 1.5 T, preferably greater than or equal to 2.0 T, better still greater than or equal to 2.2 T, and low magnetic losses of less than 20 W / kg in sinusoidal waves of frequency 400 Hz, for a maximum induction of 1 T, preferably less than 15 W / kg, preferably less than 10 W / kg;
la section (S13) du premier enroulement du sous-noyau magnétique externe et la section (S14) du deuxième enroulement du sous-noyau magnétique externe étant telles que le rapport (S14/(S13 + S14)) de la section du matériau à haute aimantation à saturation et de la section de l'ensemble des deux matériaux du sous-noyau magnétique externe est comprise entre 2 et 50%, de préférence entre 4 et 40% et la section de matériau à haute aimantation à saturation (Js) dans l'ensemble du noyau, en termes de rapports de sections, par rapport au total des sections des deux types de matériaux dans l'ensemble du noyau ( (S3 + S4 + S14 ) ^ comprise entre 2 et 50%, de préférence entre 4 et 40%. the section (S 13 ) of the first winding of the outer magnetic sub-core and the section (S 14 ) of the second winding of the outer magnetic sub-core being such that the ratio (S 14 / (S 13 + S 14 )) of the section of the material with high saturation magnetization and the section of the set of two materials of the external magnetic sub-core is between 2 and 50%, preferably between 4 and 40% and the section of high saturation magnetization material (Js) in the whole nucleus, in terms of section ratios, with respect to the total of the sections of the two types of materials in the whole core ((S 3 + S 4 + S 14 ) ^ of between 2 and 50%, preferably between 4 and 40%.
Ledit premier enroulement du sous-noyau magnétique externe peut être en un matériau choisi parmi des alliages Fe-75 à 82% Ni - 2 à 8% (Mo, Cu, Cr, V), des alliages amorphes base cobalt, et des alliages nanocristallins FeCuNbSiB.  Said first winding of the outer magnetic sub-core may be of a material selected from 82% Ni-2-8% Fe-75 alloys (Mo, Cu, Cr, V), amorphous cobalt-base alloys, and nanocrystalline alloys. FeCuNbSiB.
Ledit premier enroulement (13) du sous-noyau magnétique externe peut être en un matériau nanocristallin de composition :  Said first winding (13) of the external magnetic sub-core may be made of a nanocrystalline material of composition:
[Fe!-aNial!oo^^^CUxSiyBzNbaM M^ [Fe ! - a Ni a l ! oo ^^^ CU x If y B z Nb a MM ^
avec a < 0,3 ; 0,3 < x < 3 ; 3 < y < 17, 5 < z < 20, 0 < a < 6, 0≤ β < 7, 0≤ γ < 8, Μ' étant l'un au moins des éléments V, Cr, Al et Zn, M" étant l'un au moins des éléments C, Ge, P, Ga, Sb, In et Be.  with a <0.3; 0.3 <x <3; 3 <y <17, 5 <z <20, 0 <a <6, 0≤ β <7, 0≤γ <8, Μ 'being at least one of the elements V, Cr, Al and Zn, M " being at least one of the elements C, Ge, P, Ga, Sb, In and Be.
Ledit deuxième enroulement du sous-noyau magnétique externe peut être en un matériau choisi parmi les alliages Fe-3%Si à grains orientés, les alliages Fe-6,5%Si, les alliages Fe-15 à 50% au total de Co, V, Ta, Cr, Si, Al, Mn, Mo, Ni, W texturés ou non, le fer doux et les aciers et alliages ferreux constitués d'au moins 90% de Fe et présentant Hc < 500 A/m, les inox ferritiques Fe-Cr à 5 à 22% Cr, 0 à 10% au total de Mo, Mn, Nb, Si, Al, V et à plus de 60% Fe, les aciers électriques Fe-Si-AI non orientés, les alliages Fe- Ni à 40 à 60% Ni avec au plus 5% d'additions totales d'autres éléments, les amorphes magnétiques base Fe à 5 à 25% au total de B, C, Si, P et plus de 60% Fe, 0 à 20% de Ni + Co et 0 à 10% d'autres éléments. Said second winding of the outer magnetic sub-core may be of a material selected from grain-oriented Fe-3% Si alloys, Fe-6.5% Si alloys, Fe-15 alloys at 50% Co total, V, Ta, Cr, Si, Al, Mn, Mo, Ni, W textured or not, soft iron and steels and ferrous alloys made of at least 90% Fe and having Hc <500 A / m, stainless steel ferritic Fe-Cr at 5 to 22% Cr, 0 to 10% total Mo, Mn, Nb, Si, Al, V and at more than 60% Fe, non-oriented Fe-Si-Al electrical steels, alloys Fe-Ni at 40 to 60% Ni with at most 5% of total additions of other elements, amorphous Magnetic Fe base at 5 to 25% total of B, C, Si, P and more than 60% Fe, 0 to 20% Ni + Co and 0 to 10% other elements.
Ledit noyau peut comporter un entrefer le divisant en deux parties.  The said core may comprise an air gap dividing it into two parts.
L'entrefer séparant les deux parties des premiers enroulements du sous-noyau magnétique interne et les deux parties du deuxième enroulement du sous-noyau magnétique externe peut être différent de l'entrefer séparant les deux parties des deuxièmes enroulements du sous-noyau magnétique interne et les deux parties du premier enroulement du sous-noyau magnétique externe.  The air gap separating the two parts of the first windings of the inner magnetic sub-core and the two parts of the second winding of the external magnetic sub-core may be different from the air gap separating the two parts of the second windings from the internal magnetic sub-core and the two parts of the first winding of the external magnetic sub-core.
Les divers entrefers séparant les deux parties des divers enroulements peuvent ne pas être tous identiques entre le sous-noyau magnétique interne et le sous-noyau magnétique externe.  The various air gaps separating the two parts of the various windings may not all be identical between the internal magnetic sub-core and the external magnetic sub-core.
Le rapport entre la section (S13) du premier enroulement du sous-noyau magnétique externe et la section (S3 ; S4) de chacun des deuxièmes enroulements du sous-noyau magnétique interne peut être compris entre 0,8 et 1 ,2. The ratio between the section (S 13 ) of the first winding of the external magnetic sub-core and the section (S 3 ; S 4 ) of each of the second windings of the internal magnetic sub-core can be between 0.8 and 1.2. .
Le rapport entre la section (S14) du deuxième enroulement du sous-noyau magnétique externe et la section (Si ; S2) de chacun des premiers enroulements du sous- noyau magnétique interne peut être compris entre 0,3 et 3. The ratio between the section (S 14 ) of the second winding of the external magnetic sub-core and the section (Si; S 2 ) of each of the first windings of the internal magnetic sub-core can be between 0.3 and 3.
Lesdites deux parties peuvent être symétriques.  Said two parts may be symmetrical.
L'invention a également pour objet un transformateur électrique triphasé, comportant un noyau magnétique et des bobinages primaire(s) et secondaire(s), caractérisé en ce que le noyau magnétique est du type précédent.  The subject of the invention is also a three-phase electrical transformer, comprising a magnetic core and primary and secondary windings, characterized in that the magnetic core is of the preceding type.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un noyau de transformateur électrique monophasé du type précédent, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :  The subject of the invention is also a method for manufacturing a single-phase electrical transformer core of the above type, characterized in that it comprises the following steps:
- on fabrique un support métallique magnétique sous forme d'un premier enroulement réalisé en un premier matériau, ledit premier matériau étant un matériau cristallin à aimantation à saturation supérieure ou égale à 1 ,5 T, de préférence supérieure ou égale à 2,0 T, mieux supérieure ou égale à 2,2 T et faibles pertes magnétiques de moins de 20 W/kg à une fréquence de 400Hz en ondes sinusoïdales, pour une induction maximale de 1 T ;  a magnetic metal support is manufactured in the form of a first winding made of a first material, said first material being a crystalline material having a saturation magnetization greater than or equal to 1.5 T, preferably greater than or equal to 2.0 T better than or equal to 2.2 T and low magnetic losses of less than 20 W / kg at a frequency of 400 Hz in sinusoidal waves, for a maximum induction of 1 T;
- on enroule sur ledit support métallique un deuxième enroulement réalisé en un matériau ayant, ou étant destiné à avoir après un recuit de nanocristallisation, une magnétostriction apparente à saturation inférieure ou égale à 5 ppm, de préférence inférieure ou égale à 3 ppm, mieux inférieure ou égale à 1 ppm et pertes magnétiques inférieures à 20 W/kg en ondes sinusoïdales de fréquence 400Hz, pour une induction maximale de 1 T, de préférence inférieures à 15 W/kg, de préférence inférieures à 10 W/kg et 2 à 50% en proportion de section de matériau à haute aimantation à saturation ; a second winding made of a material having, or being intended to have, after a nanocrystallization annealing, an apparent magnetostriction at saturation less than or equal to 5 ppm, preferably less than or equal to 3 ppm, better lower, is wound on said metal support; or equal to 1 ppm and magnetic losses less than 20 W / kg in sinusoidal waves of frequency 400 Hz, for an induction maximum of 1 T, preferably less than 15 W / kg, preferably less than 10 W / kg and 2 to 50% in proportion of section of high saturation magnetized material;
- on réalise, éventuellement, un recuit de nanocristallisation et de contraction dudit deuxième enroulement sur ledit support ;  - An annealing of nanocrystallization and contraction of said second winding is carried out on said support;
- et on solidarise les deux enroulements, par exemple par frettage, ou par collage, ou par imprégnation par une résine et polymérisation de ladite résine.  - And the two windings are secured, for example by hooping, or by bonding, or by impregnation with a resin and polymerization of said resin.
Il peut comporter les étapes suivantes :  It can include the following steps:
- on réalise un sous-noyau magnétique interne composé de deux modules élémentaires, chaque module élémentaire étant réalisé de la façon suivante :  an internal magnetic sub-core composed of two elementary modules is produced, each elementary module being produced as follows:
· on fabrique un support métallique magnétique sous forme d'un premier enroulement réalisé en un premier matériau, ledit premier matériau étant un matériau cristallin à haute aimantation à saturation supérieure ou égale à 1 ,5 T, de préférence supérieure ou égale à 2,0 T, mieux supérieure ou égale à 2,2 T et faibles pertes magnétiques de moins de 20 W/kg en ondes sinusoïdales de fréquence 400Hz, pour une induction maximale de 1 T ; A magnetic metal support is manufactured in the form of a first winding made of a first material, said first material being a crystalline material with a high saturation magnetization greater than or equal to 1.5 T, preferably greater than or equal to 2.0 T, better than or equal to 2.2 T and low magnetic losses of less than 20 W / kg in sinusoidal waves of frequency 400 Hz, for a maximum induction of 1 T;
• on enroule sur ledit support métallique un deuxième enroulement réalisé en un matériau ayant, ou étant destiné à avoir après un recuit de nanocristallisation, une magnétostriction apparente à saturation inférieure ou égale à 5 ppm, de préférence inférieure ou égale à 3 ppm, mieux inférieure ou égale à 1 ppm et pertes magnétiques inférieures à 20 W/kg en ondes sinusoïdales de fréquence 400 Hz, pour une induction maximale de 1 T, de préférence inférieures à 15 W/kg, de préférence inférieures à 10 W/kg, le rapport de la section de matériau à haute aimantation à saturation (Js) par rapport au total des sections des matériaux des premier et deuxième enroulements étant de 2 à 50%, de préférence de 4 à 40%,;A second winding made of a material having, or being intended to have, after a nanocrystallization annealing, an apparent magnetostriction at saturation less than or equal to 5 ppm, preferably less than or equal to 3 ppm, better lower than said metal support. or equal to 1 ppm and magnetic losses less than 20 W / kg in sinusoidal waves of frequency 400 Hz, for a maximum induction of 1 T, preferably less than 15 W / kg, preferably less than 10 W / kg, the ratio of the high saturation magnetization material section (Js) with respect to the total of the material sections of the first and second windings being 2 to 50%, preferably 4 to 40%;
• on réalise, éventuellement, un recuit de nanocristallisation et de contraction dudit deuxième enroulement sur ledit support ; Optionally annealing of nanocrystallization and contraction of said second winding is carried out on said support;
- on accole lesdits modules élémentaires suivant un de leurs côtés, pour constituer ledit sous-noyau magnétique interne ;  said elementary modules are joined along one of their sides to form said internal magnetic sub-core;
- on réalise un sous-noyau magnétique externe de la façon suivante :  an external magnetic sub-core is produced as follows:
• on dispose autour du sous-noyau magnétique interne un troisième enroulement formé à partir d'une bande de matériau ayant, ou étant destiné à avoir après un recuit de nanocristallisation, une magnétostriction apparente à saturation inférieure ou égale à 5 ppm, de préférence inférieure ou égale à 3 ppm, mieux inférieure ou égale à 1 ppm et pertes magnétiques inférieures à 20 W/kg en ondes sinusoïdales de fréquence 400Hz, pour une induction maximale de 1 T, de préférence inférieures à 15 W/kg, de préférence inférieures à 10 W/kg ; A third winding formed around a strip of material having, or intended to have, after a nanocrystallization annealing, an apparent magnetostriction at saturation of less than or equal to 5 ppm, preferably less than or equal to 5 ppm, is arranged around the inner magnetic sub-core; or equal to 3 ppm, better less than or equal to 1 ppm and losses magnets less than 20 W / kg in sinusoidal waves of frequency 400 Hz, for a maximum induction of 1 T, preferably less than 15 W / kg, preferably less than 10 W / kg;
• on réalise, éventuellement, un recuit de nanocristallisation et de contraction dudit troisième enroulement sur le sous-noyau magnétique interne ;  An annealing of nanocrystallization and contraction of said third winding is carried out on the internal magnetic sub-core;
• on dispose autour dudit troisième enroulement un quatrième enroulement en un matériau à aimantation à saturation supérieure ou égale à 1 ,5 T, de préférence supérieure ou égale à 2,0 T, mieux supérieure ou égale à 2,2 T et faibles pertes magnétiques de moins de 20 W/kg à 400 Hz ondes sinusoïdales, pour une induction maximale de 1 T, le rapport de la section de matériau à haute aimantation à saturation par rapport au total des sections des matériaux des troisième et quatrième enroulements étant de 2 à 50%, de préférence de 4 à 40%, et la proportion de matériau à haute aimantation à saturation dans l'ensemble du noyau, en termes de rapports de sections, par rapport au total des sections des deux types de matériaux, étant comprise entre 2 et 50%, de préférence entre 4 et 40% ; A fourth winding is arranged around said third winding in a magnetization material having a saturation greater than or equal to 1.5 T, preferably greater than or equal to 2.0 T, better still greater than or equal to 2.2 T, and low magnetic losses. from less than 20 W / kg to 400 Hz sine waves, for a maximum induction of 1 T, the ratio of the section of high saturation magnetized material to the total of the material sections of the third and fourth windings being from 2 to 50%, preferably from 4 to 40%, and the proportion of high saturation magnetization material in the whole core, in terms of sectional ratios, with respect to the total of the sections of the two types of materials, being between 2 and 50%, preferably between 4 and 40%;
• et on solidarise lesdits enroulements, par exemple par frettage, ou par collage, ou par imprégnation par une résine et polymérisation de ladite résine. And said windings are secured, for example by shrinking, or by bonding, or by impregnation with a resin and polymerization of said resin.
Ledit noyau magnétique de transformateur est découpé de façon à former deux noyaux élémentaires, lesdits noyaux élémentaires étant ensuite destinés à être réassemblés de façon à définir entre eux un entrefer.  Said magnetic transformer core is cut to form two elementary cores, said elementary cores then being intended to be reassembled so as to define between them an air gap.
Les deux noyaux élémentaires peuvent être symétriques.  The two elementary nuclei can be symmetrical.
Les surfaces des noyaux élémentaires destinées à définir l'entrefer peuvent être façonnées et surfacées avant que les noyaux élémentaires soient réassemblés.  The surfaces of the elementary cores for defining the gap can be shaped and surfaced before the elementary cores are reassembled.
On peut réaliser le façonnage et le surfaçage de façon à ce que les surfaces destinées à définir l'entrefer séparant les premiers enroulements des deux noyaux élémentaires définissent un entrefer différent de l'entrefer séparant les deuxièmes enroulements des deux noyaux élémentaires.  The shaping and surfacing can be carried out so that the surfaces intended to define the air gap separating the first windings of the two elementary cores define an air gap different from the air gap separating the second windings of the two elementary cores.
Les deux noyaux élémentaires peuvent être réassemblés par frettage au moyen d'un matériau cristallin à aimantation à saturation supérieure ou égale à 1 ,5 T, de préférence supérieure ou égale à 2,0 T, mieux supérieure ou égale à 2,2 T et faibles pertes magnétiques de moins de 20 W/kg en ondes sinusoïdales de fréquence 400 Hz, pour une induction maximale de 1 T. Les inventeurs ont eu la surprise de constater que, dans l'optique de transformer l'énergie électrique à des fréquences de l'ordre de quelques centaines de Hz, voire quelques kHz, par exemple dans des transformateurs aéronautiques, où il est demandé aussi bien une forte densité de puissance volumique et/ou massique, un faible à très faible bruit émis, de faibles pertes magnétiques en ondes sinusoïdales issues du noyau magnétique (inférieures à 20 W/kg à 400Hz, de préférence inférieures à 15 W/kg et de préférence inférieures à 10 W/kg, pour une induction maximale de 1 T) et par effet Joule (issues des conducteurs) et un amortissement suffisant de l'effet d'inrush (courant d'appel à l'amorçage d'un transformateur), la configuration en noyau magnétique enroulé « composite », c'est à dire constituée d'un noyau magnétique enroulé utilisant au moins deux matériaux de natures clairement différentes par la composition ou les propriétés et telles que l'un au moins de ces matériaux soit à la fois majoritaire en volume et présente une faible magnétostriction apparente à saturation (typiquement Asat ≤ 5ppm, de préférence≤ 3 ppm, et mieux≤ 1 ppm) avec de faibles pertes magnétiques à 40Hz et qu'un autre au moins de ces matériaux présente une aimantation à saturation élevée, typiquement Js≥ 1 ,5 T, de préférence≥ 2,0 T, et mieux≥ 2,2 T), présente les avantages suivants (notamment en référence à la solution actuelle la plus performante et utilisant 100% de matériau nanocristallin): The two elementary cores can be reassembled by shrinking by means of a crystalline material having a saturation magnetization of greater than or equal to 1.5 T, preferably greater than or equal to 2.0 T, better still greater than or equal to 2.2 T, and low magnetic losses of less than 20 W / kg in sinusoidal waves of frequency 400 Hz, for a maximum induction of 1 T. The inventors were surprised to note that, with a view to transforming electrical energy at frequencies of the order of a few hundred Hz or even a few kHz, for example in aeronautical transformers, where it is required as well. a high density of power density and / or mass, a low to very low emitted noise, low magnetic losses in sine waves from the magnetic core (less than 20 W / kg at 400 Hz, preferably less than 15 W / kg and preferably less than 10 W / kg, for a maximum induction of 1 T) and Joule effect (resulting from the conductors) and sufficient damping of the inrush effect (inrush current of a transformer ignition) , the "composite" wound magnetic core configuration, ie consisting of a wound magnetic core using at least two materials of clearly different natures by the composition or the properties and such that one at least of these materials is at the same time majority in volume and has a low apparent saturation magnetostriction (typically A sat ≤ 5ppm, preferably ≤3ppm, and better ≤1ppm) with low magnetic losses at 40Hz and that at least one of these materials has a high saturation magnetization, typically Js≥ 1.5 T, preferably≥ 2.0 T, and better 2,2 2.2 T), has the following advantages (in particular with reference to the current solution the most efficient and using 100% nanocrystalline material):
- une bonne tenue mécanique de l'ensemble du noyau composite, sous l'effet des contraintes d'enroulage, des contraintes thermiques lors des recuits, des contraintes de maintien lors de la découpe en C du noyau (qui n'est qu'optionnelle mais est préférée), des contraintes de maintien lors des opérations de surfaçage des zones coupées, des contraintes de maintien des C en position stable sous entrefer réglé ;  - Good mechanical strength of the entire composite core, under the effect of winding constraints, thermal stresses during annealing, maintenance constraints during cutting C core (which is only optional) but is preferred), holding stresses during operations of surfacing the cut areas, constraints for maintaining the C in a stable position under regulated airgap;
- une réduction significative du nombre d'opérations de fabrication et du coût global de fabrication, notamment par la moindre consommation de matériau nanocristallin a significant reduction in the number of manufacturing operations and in the overall cost of manufacturing, in particular by the lower consumption of nanocrystalline material
(toutes choses étant égales par ailleurs), et par l'utilisation du support d'enroulage de l'invention non seulement comme support mécanique, mais aussi comme amortisseur d'effet d'inrush et comme transformateur d'énergie en régime permanent de transformation, en complément du circuit nanocristallin ; (all things being equal), and by the use of the winding support of the invention not only as a mechanical support, but also as an inrush effect damper and as a steady-state energy transformer. , in addition to the nanocrystalline circuit;
- une densité de puissance volumique et/ou massique équivalente, voire légèrement meilleure, vis à vis de la solution utilisant 100% de nanocristallin, et très supérieure aux autres solutions mono-matériau encore très utilisées à base de FeCo ou FeSi enroulée, et où le bruit suffisamment faible émis est obtenu en dégradant l'induction de travail, et donc en alourdissant nécessairement le transformateur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faisant référence aux figures annexées suivantes : a density of power density and / or mass equivalent, or even slightly better, with respect to the solution using 100% nanocrystalline, and much higher than other mono-material solutions still widely used based on FeCo or FeSi wound, and the sufficiently low noise emitted is obtained by degrading the induction of work, and therefore necessarily weighing down the transformer. The invention will be better understood on reading the description which follows, with reference to the following appended figures:
- la figure 1 qui montre schématiquement un exemple de noyau de transformateur triphasé selon l'invention, avec les bobinages du transformateur ;  - Figure 1 which shows schematically an example of a three-phase transformer core according to the invention, with the windings of the transformer;
- la figure 2 qui montre schématiquement un exemple de sous-noyau du transformateur triphasé de la figure 1 , qui peut aussi être utilisé pour constituer un noyau de transformateur monophasé ;  FIG. 2 which schematically shows an example of the sub-core of the three-phase transformer of FIG. 1, which can also be used to constitute a single-phase transformer core;
- la figure 3 qui montre les relations entre bruit, indice d'inrush et masse du noyau dans les exemples de référence et les exemples selon l'invention présentés dans la description.  FIG. 3 which shows the relationships between noise, index of inrush and mass of the core in the reference examples and the examples according to the invention presented in the description.
On a dit que l'un des principaux problèmes posés par les transformateurs habituels utilisés dans les aéronefs est constitué par leur niveau sonore qui gêne les conversations entre les membres d'équipage.  It has been said that one of the main problems posed by the usual transformers used in aircraft is its noise level which interferes with conversations between crew members.
Le bruit des transformateurs provient de deux origines : les forces magnétiques et la magnétostriction des matériaux magnétiques utilisés dans les noyaux de ces transformateurs.  Transformer noise comes from two sources: magnetic forces and magnetostriction of magnetic materials used in the cores of these transformers.
Le bruit issu des forces magnétiques peut être réduit assez aisément dans un circuit magnétique fermé à très faibles entrefers répartis, par des systèmes mécaniques adaptés de maintien des différents éléments en matériaux électromagnétiques (conducteurs et tôles magnétiques).  The noise resulting from the magnetic forces can be reduced quite easily in a closed magnetic circuit with very small distributed air gaps, by suitable mechanical systems for holding the various elements in electromagnetic materials (conductors and magnetic sheets).
En revanche le bruit d'origine magnétostrictive se fonde sur les caractéristiques de magnétostriction très souvent non nulles et anisotropes du cristal ferromagnétique, et aussi sur le flux magnétique qui change souvent de direction dans ces cristaux. De façon logique, pour réduire, voire annuler, ce type de bruit il faut :  On the other hand, the noise of magnetostrictive origin is based on the very often non-zero and anisotropic magnetostrictive characteristics of the ferromagnetic crystal, and also on the magnetic flux which often changes direction in these crystals. Logically, to reduce or even cancel this type of noise it is necessary:
- soit choisir un matériau à caractéristiques de magnétostriction faibles ou nulle - either choose a material with weak or no magnetostrictive characteristics
(exemple : l'alliage FeNi80 dit « Mumétal ») ; (example: the alloy FeNi80 called "Mumetal");
- soit disposer d'un matériau magnétique et d'une structure de transformateur pour lesquels le flux magnétique ne se propagera que suivant la même direction cristallographique.  or have a magnetic material and a transformer structure for which the magnetic flux will propagate only in the same crystallographic direction.
Les phénomènes magnétostrictifs doivent être considérés avec plusieurs grandeurs de déformation (λ100, λ11 ΐ 5 Asat) ou énergétiques. Magnetostrictive phenomena must be considered with several deformation quantities (λ 100 , λ 11 ΐ 5 A sat ) or energy.
Les constantes de magnétostriction λ100 et A,,, représentent l'amplitude du couplage entre aimantation locale et déformation du réseau selon les axes cristallographiques <100>, respectivement <1 1 1 >. Ce couplage est donc également anisotrope vis à vis du repère cristallographique, si bien que pour une aimantation supposée uniforme du métal (et, donc, de direction donnée dans le repère de l'échantillon, et donc aussi de direction spécifique dans chacun des cristaux considérés), chaque cristal tendrait à se déformer différemment de son voisin (les orientations cristallographiques étant forcément différentes), mais en sera empêché par la cohésion mécanique intergranulaire. Les contraintes élastiques qui en résultent, que l'on peut représenter de façon simplifiée par une grandeur σ,, engendrent une énergie magnétoélastique, d'ordre de grandeur (3/2)λσ, qui désaimante partiellement le matériau (dans cette expression, λ représente de façon approchée une magnétostriction moyenne du même ordre de grandeur que les constantes λ100 et λ(11). Sauf dans certains cas (par exemple une traction exercée sur les alliages FeSi-G.O.) l'application d'une contrainte externe dégrade aussi les performances : c'est l'effet inverse de la magnétostriction. Ces constantes de magnétostriction λ100 et λ(11 dépendent très principalement de la composition, et aussi de la fraction cristallisée dans le cas d'un matériau nanocristallin, et elles sont connues pour un certain nombre de matériaux. The magnetostriction constants λ 100 and A ,,, represent the amplitude of the coupling between local magnetization and deformation of the lattice along the <100> crystallographic axes, respectively <1 1 1>. This coupling is therefore also anisotropic with respect to the crystallographic reference mark, so that for a magnetization supposed uniform of the metal (and, therefore, of direction given in the reference of the sample, and therefore also of specific direction in each of the crystals considered), each crystal would tend to deform differently from its neighbor (the crystallographic orientations being necessarily different ), but will be prevented by intergranular mechanical cohesion. The resulting elastic stresses, which can be represented in a simplified way by a magnitude σ ,,, generate a magnetoelastic energy, of order of magnitude (3/2) λσ, which partially demagnetises the material (in this expression, λ is an approximate average magnetostriction of the same order of magnitude as the constants λ 100 and λ (11 ) Except in some cases (for example a pull on the FeSi-GO alloys) the application of an external stress also degrades the performances: this is the inverse effect of magnetostriction, these magnetostriction constants λ 100 and λ (11 depend very much on the composition, and also on the fraction crystallized in the case of a nanocrystalline material, and they are known for a number of materials.
Asat est la magnétostriction apparente à saturation. Les grandeurs λ100 et Am se rapportent aux déformations de magnétostriction suivant les axes <100> et <1 1 1 > d'un monocristal libre de se déformer. Le comportement d'un matériau industriel (donc généralement polycristallin) introduit la contrainte élastique interne σ, du fait des orientations cristallographiques différentes en présence, ce qui revient à gêner la déformation de chacun des cristaux. Il en résulte une magnétostriction globale, appelée « magnétostriction apparente » du matériau, mesurée depuis l'état désaimanté, et n'ayant pas de relation explicite rigoureuse avec les constantes λ100 et Am , autre que le même ordre de grandeur. Cette magnétostriction apparente Asat est déterminée après saturation, et représente donc l'amplitude maximale de déformation du matériau lorsqu'il est aimanté, relativement à son état de départ « désaimanté » ou non, qui est dans tous les cas un état de déformation initial inconnu. Asat est donc une variation d'état de déformation entre deux états mal identifiés. Asat est ainsi une valeur d'usage qui intervient au premier ordre dans la vibration des tôles magnétiques, le bruit émis ou la compatibilité de déformation entre le matériau magnétique et son voisinage immédiat (par exemple l'emballage d'un noyau magnétique de composant passif, de capteur de champ, de transformateur de signaux...). A sat is the apparent magnetostriction at saturation. The magnitudes λ 100 and Am refer to the magnetostriction deformations along the <100> and <1 1 1> axes of a monocrystal that is free to deform. The behavior of an industrial material (thus generally polycrystalline) introduces the internal elastic stress σ, because of the different crystallographic orientations in the presence, which amounts to hinder the deformation of each of the crystals. This results in a global magnetostriction, called "apparent magnetostriction" of the material, measured since the demagnetized state, and having no rigorous explicit relationship with the constants λ 100 and Am, other than the same order of magnitude. This apparent magnetostriction A sat is determined after saturation, and therefore represents the maximum amplitude of deformation of the material when magnetized, relative to its initial state "demagnetized" or not, which is in all cases an initial state of deformation unknown. A sat is therefore a variation of state of deformation between two badly identified states. A sat is thus a use value which occurs in the first order in the vibration of the magnetic sheets, the noise emitted or the deformation compatibility between the magnetic material and its immediate vicinity (for example the packing of a component magnetic core passive, field sensor, signal transformer ...).
Dans un matériau sans texture prononcée (on verra ci-après l'effet d'une texture) et ayant des coefficients de magnétostriction très différents de 0, tel qu'un acier électrique Fe3% Si-N.O. qui est dépourvu de texture ou ne possède qu'une texture peu prononcée, alors selon les phases d'excitation du matériau dans le transformateur, l'aimantation magnétique alternera périodiquement en tout point du matériau entre sa direction de facile aimantation (pas ou peu de champ d'excitation) et une direction locale plus ou moins proche de la Direction de Laminage DL. Cette alternance, qui est différente d'un grain à un autre dans le métal, associée à des coefficients de magnétostriction λ100 et Am différents, engendre des déformations cycliques du métal, qui sont à l'origine du bruit acoustique émis par ces vibrations. In a material without pronounced texture (we shall see here the effect of a texture) and having magnetostriction coefficients very different from 0, such as an Fe3% Si-NO electric steel which is devoid of texture or has no that a not very pronounced texture, then according to the phases of excitation of the material in the transformer, the magnetic magnetization will periodically alternate at any point of the material between its direction of easy magnetization (no or little field of excitation) and a local direction more or less close to the DL Rolling Direction. This alternation, which is different from one grain to another in the metal, associated with magnetostriction coefficients λ 100 and Am different, generates cyclic deformations of the metal, which are at the origin of the acoustic noise emitted by these vibrations.
Concernant les faibles pertes magnétiques à moyenne fréquence, il faut savoir que deux grandeurs influent sur le choix du matériau le plus adapté :  Concerning the low magnetic losses at medium frequency, it is necessary to know that two sizes influence the choice of the most adapted material:
- l'induction accessible B(Hm) qui est située vers 90% de la saturation afin d'utiliser au maximum le matériau tout en limitant les A.tr magnétisants et les harmoniques générées par la non linéarité B-H ;  - the accessible induction B (Hm) which is located towards 90% of the saturation in order to make maximum use of the material while limiting the magnetizing A.trs and the harmonics generated by the non-linearity B-H;
- et les pertes magnétiques.  - and magnetic losses.
En aéronautique, le réseau de bord a été longtemps à fréquence fixe de 400 Hz, mais on utilise de plus en plus la fréquence variable (typiquement 300 Hz à quelques kHz) fournie directement par les génératrices. Dans ces relativement basses « moyennes fréquences », il est intéressant de disposer d'un matériau à induction élevée et à pertes faibles (le dimensionnement thermique conditionne aussi le volume et la masse du transformateur), tels que des alliages Fe-Co minces, des aciers électriques Fe-Si minces G.O. ou N.O. des amorphes à saturation élevée, éventuellement Fe-6.5%Si. Ce domaine de fréquence correspond à des épaisseurs de peau inférieures au 1/10 mm, ce qui est tout à fait compatible avec la nécessité d'épaisseurs de ce type dans le cas d'une technologie de noyau magnétique de type enroulé selon l'invention. Au-dessus de 0,1 mm, on peine de plus en plus à enrouler le métal sous forme torique.  In aeronautics, the on-board network has been for a long time at a fixed frequency of 400 Hz, but the variable frequency (typically 300 Hz to a few kHz) supplied directly by the generators is being used more and more. In these relatively low "medium frequencies", it is advantageous to have a high induction material with low losses (the thermal dimensioning also conditions the volume and the mass of the transformer), such as thin Fe-Co alloys, GO Fe-Si Thin Electric Steels or N.O. high saturation amorphides, possibly Fe-6.5% Si. This frequency range corresponds to skin thicknesses of less than 1/10 mm, which is entirely compatible with the need for thicknesses of this type in the case of a wound-type magnetic core technology according to the invention. . Above 0.1 mm, it is more and more difficult to wind the metal in toric form.
Aussi, si on ne considère que les pertes magnétiques de matériau à Js élevé afin de réduire la masse et le volume du noyau magnétique, le choix des principaux matériaux accessibles connus correspond au tableau 1 ci-dessous. Les matériaux à haute Js sont utilisés dans l'invention pour fonctionner très principalement en régime transitoire afin d'amortir l'effet d'inrush. En conséquence ce sont principalement les matériaux à basse magnétostriction, assurant l'essentiel du fonctionnement en régime permanent du transformateur, qui émettront les pertes magnétiques.  Also, if only the magnetic losses of material at high Js are considered in order to reduce the mass and the volume of the magnetic core, the choice of the main known accessible materials corresponds to Table 1 below. The materials high Js are used in the invention to operate very mainly in transient mode to dampen the effect of inrush. As a result, it is mainly the low magnetostriction materials, ensuring the essential of the steady-state operation of the transformer, which will emit the magnetic losses.
Du fait du confinement thermique des noyaux de transformateurs, les pertes magnétiques doivent rester faibles ainsi que les pertes par effet Joule des conducteurs, afin de conserver une température ambiante du transformateur interne inférieure à 150°C, dans un régime de refroidissement sans convection forcée. Typiquement, il est habituel de considérer que les pertes magnétiques d'un noyau de transformateur embarqué ne doivent pas excéder 20 W/kg de matériau magnétique installé, de préférence moins de 15 W/kg, et mieux moins de 10 W/kg, pour une induction maximale de 1 T sous champ sinusoïdal à une fréquence de 400 Hz (cela correspond à 2 T/400 Hz à respectivement moins de 80 W/kg, et de préférence moins de 60 W/kg et, mieux, moins de 40 W/kg). Cette condition doit être remplie par les matériaux de tous les enroulements du noyau du transformateur. Due to the thermal confinement of the transformer cores, the magnetic losses must remain low as well as the Joule losses of the conductors, in order to maintain an ambient temperature of the internal transformer of less than 150 ° C, in a cooling regime without forced convection. Typically, it is customary to consider that the magnetic losses of an embedded transformer core should not exceed 20 W / kg of magnetic material installed, preferably less than W / kg, and better still less than 10 W / kg, for a maximum induction of 1 T under sinusoidal field at a frequency of 400 Hz (this corresponds to 2 T / 400 Hz at respectively less than 80 W / kg, and preferably less than 60 W / kg and better still less than 40 W / kg). This condition must be fulfilled by the materials of all transformer core windings.
On voit dans le tableau 1 ci-dessous que les matériaux amorphes ou nanocristallins respectent les limitations les plus dures sur les pertes magnétiques (< 5 W/kg).  It can be seen from Table 1 below that the amorphous or nanocrystalline materials respect the most severe limitations on magnetic losses (<5 W / kg).
Le matériau nanocristallin FeCuNbSiB donné en exemple dans les différents tableaux a la composition type The nanocrystalline material FeCuNbSiB given as an example in the various tables has the typical composition
avec pei : résistivité électrique à 20°C et ρνο, : masse volumique à 20°C Tableau 1 : Caractéristiques techniques de différents matériaux magnétiques pour transformateurs embarqués with pei: electrical resistivity at 20 ° C and ρ νο,: density at 20 ° C Table 1: Technical characteristics of different magnetic materials for embedded transformers
L'induction de travail B, sert à dimensionner les circuits magnétiques (FeSi, FeCo) lorsque la fréquence n'excède pas 1 kHz, car les pertes magnétiques restent modestes, donc faciles à évacuer. Au-delà de 1 kHz, les pertes obligent à utiliser un système de refroidissement plus important ou à imposer une baisse de B, (du fait que les pertes sont liées au carré de Bt) : les amorphes base fer apparaissent alors comme une alternative intéressante (B, plus faible mais pertes beaucoup plus faibles) : en effet l'aimantation à saturation Js plus faible des amorphes n'est alors plus un inconvénient, tandis que leurs faibles pertes magnétiques représentent un avantage fort. The induction of work B serves to size the magnetic circuits (FeSi, FeCo) when the frequency does not exceed 1 kHz, because the magnetic losses remain modest, therefore easy to evacuate. Above 1 kHz, the losses necessitate the use of a larger cooling system or a reduction of B, (because the losses are bound to the square of B t ): the iron-base amorphos then appear as a interesting alternative (B, lower but much lower losses): indeed the saturation magnetization Js weaker amorphous is then no longer a disadvantage, while their low magnetic losses are a strong advantage.
La tendance dans l'aéronautique civile est de concevoir des transformateurs de bord avec un bruit acoustique émis de plus en plus en plus bas, voire très bas lorsqu'il est situé à côté du poste de pilotage et que les pilotes travaillent sans casque pour communiquer. Comme tout composant embarqué, le transformateur doit être le plus léger et le moins encombrant possible, consommer le moins de courant possible et chauffer le moins possible, et aussi pouvoir encaisser sans dommages pour son intégrité (ses isolants, ses composants électroniques) de fortes variations de charge, c'est à dire de fortes variations du courant d'appel du transformateur. Ce courant d'appel, dit « courant d'Inrush », doit être aussi faible que possible.  The trend in civil aeronautics is to design onboard transformers with acoustic noise emitted more and more low or very low when it is located next to the cockpit and that pilots work without a helmet to communicate . Like any embedded component, the transformer must be the lightest and the least bulky possible, consume as little power as possible and heat as little as possible, and also be able to cash without damage to its integrity (its insulators, its electronic components) large variations charge, ie large variations in the inrush current of the transformer. This inrush current, called "Inrush current," should be as low as possible.
Il est établi dans la littérature récente que le courant maximal d'inrush (courant transitoire magnétisant d'un transformateur) est proportionnel à (2B, + Br - Bs) où B, est l'induction de travail nominale (issue du dimensionnement du circuit magnétique), Br est l'induction rémanente du circuit magnétique (à savoir de l'ensemble constitué du noyau ferromagnétique et des entrefers localisés ou répartis selon la structure de construction du noyau), et Bs est l'induction à saturation du noyau. It is established in the recent literature that the maximum current of inrush (magnetizing transient current of a transformer) is proportional to (2B, + B r - B s ) where B, is the nominal work induction (resulting from the design of the magnetic circuit), B r is the remanent induction of the magnetic circuit (that is to say of the assembly consisting of the ferromagnetic core and air gaps localized or distributed according to the structure of construction of the core), and B s is the saturation induction of the nucleus.
Pour obtenir un faible courant maximal d'Inrush, il faut :  To get a low maximum current of Inrush, you have to:
- un matériau à forte aimantation à saturation (FeSi ou FeCo, de préférence à a material with high saturation magnetization (FeSi or FeCo, preferably
FeNi et aux nanocristallins) ; FeNi and nanocrystalline);
- un circuit magnétique à faible rémanence, ce qui peut être obtenu soit directement par le choix du matériau qui le constitue (exemple du cycle d'hystérésis couché des alliages nanocristallins), soit par un effet de construction de la culasse (entrefers répartis ou localisés, produisant suffisamment de champ démagnétisant) ;  a low-remanence magnetic circuit, which can be obtained either directly by the choice of the material which constitutes it (example of the hysteresis cycle coated with nanocrystalline alloys), or by a construction effect of the cylinder head (distributed or localized gaps) , producing sufficient demagnetizing field);
- une induction de travail B, faible ; mais cela est antinomique avec la densité de puissance élevée, la miniaturisation et l'allégement des transformateurs, et ne constitue donc pas une solution satisfaisante au problème posé ;  a labor induction B, weak; but this is antinomic with the high power density, miniaturization and lightening of transformers, and therefore does not constitute a satisfactory solution to the problem;
- une faible section de noyau magnétique ce qui conduirait à utiliser un matériau à haute saturation ;  a small section of magnetic core which would lead to using a high saturation material;
- une forte section d'aire des bobines.  - a large area of the coils.
En bref, si on ne considère que la question de l'inrush, le circuit magnétique idéal comporte un alliage à haute aimantation à saturation (FeSi, FeCo) et faible rémanence, utilisé à induction réduite : cela passe par une conception et un dimensionnement optimisés du circuit magnétique et un calibrage adéquat du ou des entrefers à partir de ces matériaux à haute aimantation à saturation Js. In short, if we consider only the question of inrush, the ideal magnetic circuit comprises an alloy with high saturation magnetization (FeSi, FeCo) and low remanence, used with reduced induction: it passes by a design and a dimensioning optimized magnetic circuit and adequate calibration of the air gap (s) from these materials with high saturation magnetization Js.
Si on cumule les contraintes de faible encombrement et faible masse, de faibles pertes magnétiques, de faible à très faible bruit acoustique et de faible effet d'inrush dans un transformateur embarqué aéronautique, il reste à recouper les solutions les plus intéressantes pour optimiser chaque grandeur contraignante vue précédemment. Le tableau 2 en fait la synthèse dans le cas d'une structure à noyau magnétique enroulé et coupé en deux éléments en forme de C, avec un entrefer faible et calibré (d'où un Br faible) et pour une même masse de noyau magnétique, dans les différents cas où un seul matériau est utilisé pour constituer le noyau. Les caractéristiques de certains matériaux sont données pour différentes valeurs de B, et/ou Hc. If we combine the constraints of low space and low mass, low magnetic losses, low to very low acoustic noise and low inrush effect in an aeronautical embedded transformer, it remains to cross the most interesting solutions to optimize each size binding previously seen. Table 2 summarizes this in the case of a magnetic core structure wound and cut into two C-shaped elements, with a small and calibrated gap (hence a low B r ) and for the same core mass magnetic, in the different cases where a single material is used to form the core. The characteristics of some materials are given for different values of B, and / or Hc.
Tableau 2 : Propriétés attendues des matériaux utilisables pour constituer un noyau monomatériau (appréciations d'intérêt décroissant : excellent > très bien > bien > faible > médiocre > mauvais) Table 2: Expected properties of the materials that can be used to form a monomaterial nucleus (Decreasing interest ratings: excellent> very good>good>weak>poor> bad)
Il apparaît qu'avec de telles solutions monomatériau ainsi connues de l'art antérieur, les types de choix sont les trois suivants :  It appears that with such monomaterial solutions thus known from the prior art, the types of choice are the following three:
- soit on se met dans des conditions de matériau à faibles pertes magnétiques associées à de faibles épaisseurs et de faibles inductions (Fe-3% Si-G.O. à B, de 0,5 T, Fe-50% Co à B, de 0,5 T, Fe-50% Ni {100}<001 > à B, de 0,7 T, nanocristallin (les chiffres en indice correspondant à des pourcentages atomiques comme il est d'usage dans la définition de tels matériaux) à B, de 0,6 T, amorphe base cobalt à B, de 0,3 T), et alors on atteint de bonnes à très bonnes performances en pertes dissipées, bruit acoustique émis, A.tr, pertes conducteurs et effet d'inrush, mais on dégrade alors fortement la densité de puissance ; or one sets in conditions of material with low magnetic losses associated with low thicknesses and low inductions (Fe-3% Si-GO to B, from 0.5 T, Fe-50% Co to B, from 0 , 5 T, Fe-50% Ni {100} <001> at B, 0.7 T, nanocrystalline (the index numbers corresponding to atomic percentages as is customary in the definition of such materials) to B, from 0.6 T, amorphous cobalt base to B, of 0.3 T), and then we reach good to very good performance in dissipated losses, acoustic noise emitted, A.tr, conductive losses and inrush effect, but the power density is then strongly degraded;
- soit on se place à induction élevée (1 ,5 à 2 T) dans différents matériaux et on atteint de bonnes à très bonnes densités de puissance, mais alors l'effet d'inrush et le bruit acoustique sont notablement accrus, et en tout cas bien au-delà de ce qui est maintenant accepté ;  - or we place high induction (1, 5 to 2 T) in different materials and we reach good to very good power densities, but then the effect of inrush and acoustic noise are significantly increased, and in all case well beyond what is now accepted;
- soit on utilise un matériau nanocristallin du type précisé, ceux-ci se distinguant par une induction de travail d'environ 1 T et permettant de satisfaire de façon au moins acceptable tous les besoins fondamentaux avec un inrush acceptable, un bruit faible, des pertes magnétiques faibles, des A.tr (et donc des pertes conducteurs) faibles, mais avec une densité de puissance moyenne.  either a nanocrystalline material of the specified type is used, these being distinguished by a work induction of approximately 1 T and making it possible to satisfy at least all the basic needs with acceptable inrush, low noise, losses magnetic weak, A.tr (and therefore conductive losses) weak, but with a power density average.
En tore enroulé, les nanocristallins connus pour cet usage constituent donc la meilleure solution de compromis. Mais pour la rendre encore plus intéressante, il faudrait trouver un moyen de se passer de la conservation du support d'enroulage pour diminuer la masse totale. Egalement un compromis encore meilleur entre la masse et les différentes valeurs d'usage demandées à un transformateur embarqué aéronautique à culasse magnétique à noyau enroulé, soumis à une moyenne fréquence de quelques centaines de Hz à quelques kHz, qu'il soit monophasé ou triphasé, serait désirable.  In wound core, the nanocrystalline known for this use is therefore the best compromise solution. But to make it even more interesting, we should find a way to do without the conservation of the winding support to reduce the total mass. Also an even better compromise between the mass and the different usage values required for an aeronautical aeronautic transformer with magnetic core with a wound core, subjected to a medium frequency of a few hundred Hz to a few kHz, whether single-phase or three-phase, would be desirable.
Cet objectif peut être atteint par la solution générale suivante selon l'invention, développée ici dans le cas le plus contraignant d'un transformateur triphasé, illustré sur la figure 1 . Cette figure n'est qu'un schéma de principe, et ne représente pas les pièces de support mécanique et d'assemblage permettant le maintien des différentes parties fonctionnelles. Mais l'homme du métier pourra facilement concevoir ces pièces en les adaptant à l'environnement précis dans lequel le transformateur selon l'invention est destiné à être placé. Le module élémentaire de l'invention est un noyau magnétique, de type enroulé connu en soi, mais réalisé par l'association de deux matériaux magnétiques doux différents, en proportions différentes. L'un, majoritaire en section transversale (autrement dit en volume puisque tous les éléments du module ont la même profondeur), se distingue par une faible magnétostriction, l'autre, minoritaire en section transversale, se distingue par une forte aimantation à saturation Js et sert de support mécanique au premier matériau, de limiteur d'inrush, et a une participation mineure mais non négligeable dans la transformation d'énergie en régime permanent. Ces matériaux peuvent éventuellement être présents avec des sections/volumes identiques, mais le matériau à haute aimantation à saturation Js ne doit pas dépasser en section/volume le matériau à faible magnétostriction. This objective can be achieved by the following general solution according to the invention, developed here in the most restrictive case of a three-phase transformer, illustrated in FIG. This figure is a schematic diagram, and does not represent the mechanical support parts and assembly for maintaining the various functional parts. But the skilled person can easily design these parts by adapting them to the specific environment in which the transformer according to the invention is intended to be placed. The elementary module of the invention is a magnetic core, wound type known per se, but achieved by the combination of two different soft magnetic materials, in different proportions. One, predominant in cross section (in other words in volume since all the elements of the module have the same depth), is distinguished by a weak magnetostriction, the other, minority in cross section, is distinguished by a strong saturation magnetization Js and serves as a mechanical support for the first material, an inrush limiter, and has a minor but non-negligible participation in the transformation of energy in steady state. These materials may possibly be present with identical sections / volumes, but the high saturation magnetization material Js must not exceed in section / volume the low magnetostriction material.
Les inventeurs ont eu, en effet, la surprise de constater que dans une telle configuration, les noyaux nanocristallins (matériaux à basse magnétostriction) enroulés autour du premier noyau enroulé et préalablement fabriqué en matériau cristallin à haute aimantation à saturation (Fe, Fe-Si, Fe-Co...) non seulement étaient bien tenus mécaniquement puisque le support est ici conservé (non seulement en tant que pièce mécaniquement utile, mais surtout en tant que pièce essentielle au fonctionnement électromagnétique du transformateur), mais que la densité de puissance obtenue restait au même niveau que celle d'un noyau nanocristallin sans support. Bien entendu, on n'a pas, ici, les inconvénients qui seraient liés à une absence de support, à savoir l'instabilité géométrique du noyau nanocristallin, et les possibles altérations du fonctionnement du transformateur qui en découleraient. Si on choisit bien le matériau du noyau cristallin, on obtient, en plus de la fonction de support du noyau nanocristallin, des avantages importants sur le fonctionnement global du transformateur. Ces avantages sont une limitation de l'effet d'inrush lors du régime transitoire et, en régime permanent, une bonne transformation de l'énergie sous une moyenne fréquence alternative, de sorte que la densité de puissance du transformateur n'est pas dégradée par rapport à ce qu'elle serait avec une solution « matériau nanocristallin seul » en admettant que l'on parvienne, dans ce dernier cas, à conserver une bonne stabilité géométrique sous contrainte des deux demi-noyaux en C.  The inventors were, in fact, surprised to find that in such a configuration, the nanocrystalline nuclei (low magnetostriction materials) wound around the first wound core and previously made of crystalline material with high saturation magnetization (Fe, Fe-Si , Fe-Co ...) not only were held mechanically since the support is here preserved (not only as a mechanically useful part, but especially as an essential part of the electromagnetic operation of the transformer), but that the power density obtained remained at the same level as that of a nanocrystalline core without support. Of course, we do not have, here, the disadvantages that would be related to an absence of support, namely the geometric instability of the nanocrystalline core, and possible alterations in the operation of the transformer that would result. If one chooses the material of the crystalline core, one obtains, in addition to the support function of the nanocrystalline core, important advantages on the overall operation of the transformer. These advantages are a limitation of the inrush effect during the transient regime and, in steady state, a good transformation of the energy under a medium frequency alternative, so that the power density of the transformer is not degraded by compared to what it would be with a "nanocrystalline material alone" solution, assuming that, in the latter case, it is possible to maintain a good geometric stability under stress of the two half-cores in C.
On va à présent décrire, dans l'ordre de fabrication d'un noyau magnétique triphasé selon l'invention (association de trois modules élémentaires), les différents constituants possibles et les caractéristiques d'une structure de transformateur selon l'invention résultant de cette fabrication. Cette structure est illustrée schématiquement sur la figure 1 . On commence par fabriquer une structure composite enroulée de sous-noyau magnétique interne, ce sous-noyau étant composé de deux modules élémentaires accolés. Le terme « structure composite » signifie que la structure utilise plusieurs matériaux magnétiques de natures différentes. Elle est constituée comme suit, et assemblée dans l'ordre qui va être exposé. We will now describe, in the order of manufacture of a three-phase magnetic core according to the invention (combination of three elementary modules), the various possible constituents and the characteristics of a transformer structure according to the invention resulting from this invention. manufacturing. This structure is illustrated schematically in FIG. We start by making a wound composite structure of internal magnetic sub-core, this sub-core being composed of two adjoining elementary modules. The term "composite structure" means that the structure uses several magnetic materials of different natures. It is constituted as follows, and assembled in the order to be exposed.
La structure comporte d'abord un enroulement 1 , 2 de deux sous-noyaux magnétiques réalisés chacun à partir d'une bande de matériau constitué d'un matériau à haute aimantation à saturation Js et faibles pertes, tels que les alliages Fe-3% Si à grains orientés, les alliages Fe-6,5% Si, les alliages Fe-15 à 55% au total de Co, V, Ta, Cr, Si, Al, Mo, Ni, Mn, W texturés ou non, le fer doux et les aciers et alliages ferreux constitués d'au moins 90% de Fe et présentant un champ coercitif Hc inférieur à 500A/m, les inox ferritiques Fe-Cr contenant 5 à 22% de Cr, 0 à 10% au total de Mo, Mn, Nb, Si, Al, V et plus de 60% de Fe, les aciers électriques Fe-Si-AI non orientés, les alliages Fe-Ni contenant 40 à 60% de Ni avec au plus 5% d'additions totales d'autres éléments, les amorphes magnétiques base Fe contenant 5 à 25% au total de B, C, Si, P et plus de 60% de Fe, 0 à 20% au total de Ni et Co et 0 à 10% d'autres éléments.  The structure comprises firstly a winding 1, 2 of two magnetic sub-cores each made from a strip of material consisting of a high saturation magnetization material Js and low losses, such as Fe-3% alloys. If grain oriented, Fe-6.5% Si alloys, Fe-15 alloys to 55% total Co, V, Ta, Cr, Si, Al, Mo, Ni, Mn, W textured or not, the soft iron and ferrous steels and alloys consisting of at least 90% Fe and having a coercive Hc field of less than 500A / m, Fe-Cr ferritic stainless containing 5 to 22% Cr, 0 to 10% total Mo, Mn, Nb, Si, Al, V and more than 60% Fe, non-oriented Fe-Si-Al electric steels, Fe-Ni alloys containing 40 to 60% Ni with not more than 5% additions total of other elements, Fe-based magnetic amorphides containing 5 to 25% total B, C, Si, P and more than 60% Fe, 0 to 20% total Ni and Co and 0 to 10% d other elements.
Ces deux enroulements 1 , 2 constituent chacun le support (intérieur) d'enroulement d'un des deux sous-noyaux magnétiques internes du transformateur. De préférence, cet enroulement est auto-supporté après extraction hors de l'enrouleuse, mais il peut être lui-même enroulé sur un support plus rigide aussi léger que possible pour ne pas trop alourdir le transformateur, ce support étant en tout type de matériau, magnétique ou non.  These two windings 1, 2 each constitute the (inner) winding support of one of the two internal magnetic sub-cores of the transformer. Preferably, this winding is self-supported after extraction from the winder, but it can itself be wound on a more rigid support as light as possible so as not to overload the transformer, this support being in any type of material , magnetic or not.
La fonction de ces enroulements 1 , 2 du sous-noyau magnétique intérieur est de stabiliser dimensionnellement le circuit magnétique final en C, et aussi d'encaisser les A.tr très importants et les transitoires qui interviennent lors de la mise sous tension, lors du raccordement du transformateur au réseau, lors de l'appel brutal de puissance d'une charge... et qui occasionnent un courant d'appel important dans le transformateur (effet d'inrush). Cette sous-partie 1 , 2 en matériau à haute Js, dans un transformateur dimensionné pour une induction de travail des nanocristallins beaucoup plus basse (un peu en dessous du Js d'un matériau à basse magnétostriction, soit≤ 1 ,2 T) sera alors aimantée à saturation pendant la durée d'inrush (qui varie de quelques secondes à 1 à 2 min.) depuis Bt. Cela permet de stocker beaucoup d'énergie d'aimantation sous cette forme dans ces matériaux à haute Js, et empêche que cette énergie se reporte sur une hypersatu ration de la section de matériau à basse magnétostriction et bas Js, qui entraîneraient des champs d'excitations et des courants d'appel énormes. Les matériaux à haute Js sont souhaitables, car si l'exigence était seulement d'encaisser les A.tr transitoires par un stockage d'énergie important, il suffirait d'avoir une perméabilité minimale μΓ d'au moins 10 à 100 dans la période de champ H transitoire durant le phénomène d'inrush, qui deviendra vite supérieure à la perméabilité sous champ d'inrush des matériaux à haute perméabilité, basse magnétostriction et bas Js, en tombant de valeurs très élevées (μΓ > 100 000) à une valeur proche de l'unité en zone B-H d'hypersaturation. The function of these windings 1, 2 of the inner magnetic sub-core is to dimensionally stabilize the final magnetic circuit in C, and also to absorb the very important A.trs and the transients that occur during the power up, during the connection of the transformer to the network, when the sudden power demand of a load ... and which causes a high inrush current in the transformer (inrush effect). This sub-part 1, 2 in high-Js material, in a transformer sized for a much lower nanocrystalline induction of work (a little below the Js of a low magnetostriction material, ie ≤1.2 T) will be then magnetized to saturation during the duration of inrush (which varies from a few seconds to 1 to 2 min.) since B t . This makes it possible to store a lot of magnetization energy in this form in these high-Js materials, and prevents this energy from being reflected on a hypersaturation of the section of low magnetostrictive material and low Js, which would cause fields of excitations and huge currents of call. Materials with high Js are desirable, because if the requirement was only to collect the transient A.trs by a large energy storage, it would be enough to have a minimum permeability μ Γ of at least 10 to 100 in the transient H field period during the inrush phenomenon, which will soon become greater than the inrush permeability of materials with high permeability, low magnetostriction and low Js, falling from very high values (μ Γ > 100,000) to a value close to unity in hypersaturation zone BH.
Cependant, l'exigence n'est pas seulement de supporter les A.tr transitoires pour ces matériaux à haute Js, mais aussi de ne pas blinder les matériaux internes de la culasse magnétique de transformateur en régime permanent. En effet, pour des fréquences variables allant de 300 Hz à 1 kHz (voire davantage) qui se rencontrent de plus en plus sur les réseaux de bord aéronautiques, l'épaisseur de peau est de 0,05 à 0,2 mm (selon le matériau, la fréquence et la perméabilité du milieu). Donc, un enroulement de matériau à haute Js ayant une épaisseur insuffisamment faible par rapport à l'épaisseur de peau blinderait le champ extérieur issu des bobinages, et cela d'autant plus qu'il y aurait un grand nombre de spires de métal à haute Js dans l'enroulement. Il faut donc préférentiellement utiliser un matériau à haute Js de faible épaisseur (0,05 à 0,1 mm).  However, the requirement is not only to withstand transient A.s for these high Js materials, but also not to shield the internal materials of the transformer magnetic yoke in steady state. Indeed, for variable frequencies ranging from 300 Hz to 1 kHz (or more) which are more and more encountered on the aeronautical edge networks, the skin thickness is from 0.05 to 0.2 mm (depending on the material, frequency and permeability of the medium). Therefore, a high material winding Js having a thickness insufficiently small compared to the skin thickness would shield the outside field from the windings, and all the more so since there would be a large number of metal turns at high Js in the winding. It is therefore preferable to use a high Js material of small thickness (0.05 to 0.1 mm).
De plus, on veut rester avec un très faible bruit acoustique durant le fonctionnement du transformateur en régime permanent, malgré la présence d'une partie de la culasse magnétique en matériau à haute Js et à magnétostriction allant de « moyenne » à « forte ». Il faut donc que ces derniers matériaux ne soient magnétiquement pas actifs en régime permanent du transformateur, ou du moins qu'ils fonctionnent à un point de fonctionnement en induction suffisamment bas pour que le bruit acoustique émis soit très faible. Il faut pour cela que la perméabilité des matériaux à basse magnétostriction soit beaucoup plus élevée (de 1 à 2 ordres de grandeur) à 300 Hz-1 kHz que la perméabilité des matériaux à haute Js. Cela est atteint en utilisant des nanocristallins ou des amorphes base cobalt d'une part (μΓ à 1 kHz > 50 000 - 100 000) et des alliages FeSi ou FeCo de faible épaisseur (μΓ à 1 kHz < 3000), ou aussi des alliages Fe-80% Ni en réduisant suffisamment leur épaisseur (≤ 0,07mm) d'autre part. In addition, we want to remain with a very low acoustic noise during operation of the transformer in steady state, despite the presence of a portion of the magnetic yoke material high Js and magnetostriction ranging from "medium" to "strong". It is therefore necessary that these latter materials are not magnetically active in the steady state of the transformer, or at least they operate at an induction operating point low enough that the acoustic noise emitted is very low. This requires that the permeability of materials with low magnetostriction be much higher (1 to 2 orders of magnitude) at 300 Hz-1 kHz than the permeability of materials with high Js. This is achieved by using nanocrystalline or cobalt-based amorphous on the one hand (μ Γ at 1 kHz> 50,000 - 100,000) and thin FeSi or FeCo alloys (μ Γ at 1 kHz <3000), or also alloy Fe-80% Ni by reducing their thickness sufficiently (≤ 0.07mm) on the other hand.
Les matériaux à haute Js peuvent être, par exemple, tous les alliages Fe-3% Si à texture {1 10}<001 > dite de Goss, connus dans les « aciers électriques » sous les dénominations des deux sous familles :  The high-J materials may be, for example, all the Fe-3% Si alloys with {1 10} <001> so-called Goss texture, known in the "electrical steels" under the names of the two sub-families:
- FeSi-G.O. pour Grain Oriented (grains orientés) ; - et FeSi-HiB pour High Induction (induction élevée), dont les textures sont les plus resserrées et les performances de μΓ βί de pertes sont les meilleures. - FeSi-GO for Grain Oriented; - and FeSi-HiB for High Induction, whose textures are the tightest and the performance of μ Γ βί losses are the best.
Ces performances sont obtenues uniquement dans la direction de laminage des matériaux, ce qui convient très bien aux noyaux magnétiques enroulés, alors que lorsqu'on s'écarte de cette direction, les performances décroissent très vite.  These performances are obtained only in the rolling direction of the materials, which is very suitable for wound magnetic cores, whereas when one deviates from this direction, the performance decreases very quickly.
On peut utiliser aussi notamment l'alliage Fe-49% Co-2% V-0 à 0,1 % Nb, le V pouvant être remplacé partiellement ou totalement par du Ta et/ou du Zr. Les performances, contrairement aux FeSi précédents, ne sont pas liées à la texture mais à la composition et au traitement thermique d'optimisation, et leurs performances sont approximativement isotropes dans le plan de la tôle. Les performances sont en grande partie conservées lorsque l'épaisseur de bande est abaissée vers 0,05-0,1 mm  It is also possible to use the alloy Fe-49% Co-2% V-0 at 0.1% Nb, the V being partially or totally replaced by Ta and / or Zr. The performances, unlike the previous FeSi, are not related to the texture but to the optimization composition and heat treatment, and their performances are approximately isotropic in the plane of the sheet. The performance is largely preserved when the strip thickness is lowered to 0.05-0.1 mm
On peut utiliser aussi notamment un alliage Fe-10 à 30% Co peu texturé ou avec une texture de Goss comme les Fe-3% Si précédents. Dans le cas d'une texture de Goss, qui permet d'accroître la perméabilité et de réduire les pertes magnétiques (mais ce n'est pas particulièrement requis pour la partie de culasse magnétique à haute Js fonctionnant principalement transitoirement ou à très basse induction permanente), les matériaux suivants peuvent, en particulier, être utilisés :  It is also possible to use a Fe-10 alloy 30% Co slightly textured or with a Goss texture such as Fe-3% Si precedents. In the case of a Goss texture, which makes it possible to increase the permeability and to reduce the magnetic losses (but it is not particularly required for the high Js magnetic yoke part operating mainly transiently or at very low permanent induction ), the following materials may in particular be used:
Fe-10 à 30% Co, de préférence 14 à 27% Co, de préférence 15 à 20% Co, contenant aussi :  Fe-10 at 30% Co, preferably 14 to 27% Co, preferably 15 to 20% Co, also containing:
- 0 à 2% (Si, Al, Cr, V), de préférence 0 à 1 % (Si, Al, Cr, V) ;  0 to 2% (Si, Al, Cr, V), preferably 0 to 1% (Si, Al, Cr, V);
- 0 à 0.5% Mn, de préférence 0 à 0.3% Mn.  0 to 0.5% Mn, preferably 0 to 0.3% Mn.
- 0 à 300 ppm C, de préférence 0 à 100 ppm C ;  - 0 to 300 ppm C, preferably 0 to 100 ppm C;
- 0 à 300 ppm de chacun de S, O, N, B, P, de préférence 0 à 200 ppm de chacun de S, O, N, P, B ;  0 to 300 ppm each of S, O, N, B, P, preferably 0 to 200 ppm each of S, O, N, P, B;
Le reste est du Fe, accompagné par des impuretés résultant de l'élaboration. On peut mettre en forme et traiter ces matériaux par :  The rest is Fe, accompanied by impurities resulting from the elaboration. These materials can be shaped and processed by:
- laminage à chaud se terminant en phase ferritique, de préférence à une température de moins de 900°C ;  - Hot rolling ending in ferritic phase, preferably at a temperature of less than 900 ° C;
- puis deux séquences de laminage à froid : la première passe avec un taux de réduction de 50 à 80%, la seconde passe avec un taux de réduction de 60 à 80%  - then two cold rolling sequences: the first passes with a reduction rate of 50 to 80%, the second passes with a reduction rate of 60 to 80%
- recuit en phase ferritique après laminage à chaud, et diminution rapide de température après recuit (> 200°C/h entre Ad et 300°C)  - ferritic phase annealing after hot rolling, and rapid temperature decrease after annealing (> 200 ° C / hr between Ad and 300 ° C)
- recuit intermédiaire (entre les deux séquences de laminage à froid) en phase ferritique, avec une montée lente en température (< 200°C/h entre 300°C et Ac1 ). Les différents matériaux ferreux à haute Js, décrits précédemment, sont illustrés par des exemples dans le tableau 3 suivant. Lorsqu'une teneur en un des éléments cités n'est pas précisée, cela veut dire que cet élément n'est présent qu'à l'état de traces, ou à une teneur relativement basse qui le rend sans influence très significative sur le Js du matériau. On n'a pas précisé les teneurs possibles des éléments autres que Co, Si, Cr et V présents dans les alliages, car ces éléments n'influent que peu sur les propriétés magnétiques visées. - intermediate annealing (between the two cold rolling sequences) in ferritic phase, with a slow rise in temperature (<200 ° C / h between 300 ° C and Ac1). The different ferrous materials with high Js, previously described, are illustrated by examples in the following Table 3. When a content in one of the elements mentioned is not specified, it means that this element is only present in the state of traces, or at a relatively low content which makes it without very significant influence on the Js of the material. The possible contents of the elements other than Co, Si, Cr and V present in the alloys have not been specified, since these elements have little influence on the magnetic properties in question.
On cite ici l'induction à 800 A/m (B800), car dans ce type de matériau à haute Js, l'application d'un champ de 800 A/m permet d'atteindre une induction B située vers le coude de la courbe B = f(H). Or, c'est autour du coude de la courbe B = f(H) que l'on atteint le meilleur compromis entre réduction de volume (B élevé) et faible consommation du transformateur (faible A.tr). Le B8000 (induction à 8000 A/m) rend compte, au contraire, de l'induction d'approche à saturation, mise à profit non seulement dans le potentiel de densité de puissance (B, < B8000) mais aussi dans la réduction de l'effet d'inrush.  Induction here at 800 A / m (B800), because in this type of material high Js, the application of a field of 800 A / m achieves an induction B located towards the elbow of the curve B = f (H). However, it is around the elbow of the curve B = f (H) that one reaches the best compromise between reduction of volume (high B) and low consumption of the transformer (low A.tr). The B8000 (induction at 8000 A / m) reports, on the contrary, the induction of saturation approach, exploited not only in the potential of power density (B, <B8000) but also in the reduction of the effect of inrush.
Tableau 3 : exemples de matériaux à haute Js utilisables dans l'invention La structure comporte ensuite deux enroulements supplémentaires 3, 4. Ils sont, chacun, superposés à l'un des enroulements 1 , 2 de matériau à haute Js précédemment décrits, « superposé » signifiant que l'enroulement supplémentaire 3, 4 est disposé autour de l'enroulement 1 , 2 correspondant de matériau à haute Js qui a été préalablement réalisé. Ces enroulements supplémentaires 3, 4 sont réalisés avec une bande d'un matériau présentant à la fois de faibles pertes magnétiques et une faible magnétostriction, tel que des alliages polycristallins Fe-75 à 82% Ni-2 à 8% (Mo, Cu, Cr, V), des alliages amorphes base cobalt, et, très préférentiellement, des alliages nanocristallins FeCuNbSiB et similaires. Table 3: Examples of high materials usable in the invention The structure then comprises two additional windings 3, 4. They are each superimposed on one of the windings 1, 2 high material Js previously described, "superimposed Meaning that the additional winding 3, 4 is arranged around the corresponding winding 1, 2 of high material Js which has been previously made. These additional windings 3, 4 are made with a strip of a material having both low magnetic losses and low magnetostriction, such as Fe-75 82% Ni-2 8% polycrystalline alloys (Mo, Cu, Cr, V), cobalt-based amorphous alloys, and, most preferably, FeCuNbSiB nanocrystalline alloys and the like.
Un matériau polycristallin à environ 80% de Ni particulièrement recommandé est connu aussi sous le nom de Mumétal. Il atteint une très basse magnétostriction pour une composition 81 % Ni, 6% Mo, 0,2 à 0,7% Mn, 0,05 à 0,4 %Si, le reste étant du fer, et pour un traitement thermique approprié d'optimisation des performances magnétiques, bien connu de l'homme de l'art.  A particularly recommended polycrystalline material with about 80% Ni is also known as Mumetal. It reaches a very low magnetostriction for a composition 81% Ni, 6% Mo, 0.2 to 0.7% Mn, 0.05 to 0.4% Si, the remainder being iron, and for an appropriate heat treatment. optimization of magnetic performance, well known to those skilled in the art.
Un matériau nanocristallin particulièrement recommandé, connu de l'homme de l'art depuis les années 1990, est réputé pour ses pertes magnétiques très faibles depuis les basses fréquences jusqu'à 50-100kHz et pour sa capacité à régler sa magnétostriction, via les compositions adéquates et les traitements thermiques adéquats, à une valeur nulle ou très proche de 0. Sa composition est donnée par la formule (les chiffres en indice correspondant à des pourcentages atomiques comme il est d'usage dans la définition de tels matériaux) :  A particularly recommended nanocrystalline material, known to those skilled in the art since the 1990s, is known for its very low magnetic losses from low frequencies up to 50-100kHz and for its ability to adjust its magnetostriction, via compositions adequate and adequate thermal treatments, at a value of zero or very close to 0. Its composition is given by the formula (the index numbers corresponding to atomic percentages as is customary in the definition of such materials):
[Fei-aNia] I OO-x-y-ζ-α-β- TCuxSiyBzNb„M'pM"Y [Fei-aNia] I OO-xy-ζ-α-β- T Cu x Si y B z Nb "M'pM" Y
avec a < 0,3 ; 0,3 < x < 3 ; 3 < y < 17, 5 < z < 20, 0 < a < 6, 0≤ β < 7, 0≤ γ < 8, M' étant l'un au moins des éléments V, Cr, Al et Zn, M" étant l'un au moins des éléments C, Ge, P, Ga, Sb, In et Be, ayant une perméabilité relative μΓ comprise entre 30 000 et 2 000 000, une saturation de plus de 1 T, et même 1 ,25 T quand la composition est optimisée pour atteindre une magnétostriction nulle. with a <0.3; 0.3 <x <3; 3 <y <17, 5 <z <20, 0 <a <6, 0≤ β <7, 0≤γ <8, M 'being at least one of V, Cr, Al and Zn, M " being at least one of the elements C, Ge, P, Ga, Sb, In and Be, having a relative permeability μ Γ between 30,000 and 2,000,000, a saturation of more than 1 T, and even 1, 25 When the composition is optimized to achieve zero magnetostriction.
Lors du recuit, le matériau nanocristallin se contracte d'environ 1 % à partir de son état initial de bande amorphe. Ce phénomène doit donc être pris en compte par anticipation dans l'enroulage de la bande amorphe autour de la première partie 1 , 2 de sous-noyau intérieur en matériau à haute Js, avant le recuit de nanocristallisation. Sinon la rétraction de 1 % sur la première partie de noyau peut entraîner de très fortes contraintes internes sur les deux matériaux du noyau, ce qui rend l'ensemble fragile au point de risquer la rupture et augmente les pertes magnétiques. A l'inverse cette rétraction favorise la solidarisation mécanique des deux types de matériaux, et donc favorise, si elle n'est pas excessive, une meilleure stabilité dimensionnelle des parties en C après imprégnation et découpe.  During annealing, the nanocrystalline material shrinks by about 1% from its initial amorphous strip state. This phenomenon must therefore be taken into account in anticipation in the winding of the amorphous strip around the first portion 1, 2 of the inner sub-core of high Js material, before the annealing of nanocrystallization. Otherwise the 1% retraction on the first core part can cause very strong internal stresses on the two core materials, which makes the whole fragile to the point of risking breaking and increases the magnetic losses. Conversely, this retraction favors the mechanical joining of the two types of materials, and thus, if not excessive, favors better dimensional stability of the C parts after impregnation and cutting.
Chacun de ces enroulements bi-matériau (1 , 3 ; 2, 4) constitue un sous-noyau magnétique interne (dit « module élémentaire »), définissant un espace 5, 6 dans lequel seront insérés deux des bobinages primaires 7, 8, 9 des trois phases du transformateur et deux des bobinages secondaires 10, 1 1 , 12 des trois phases du transformateur. A noter que si le transformateur est monophasé, un seul de ces modules élémentaires constitue à lui seul le noyau magnétique du transformateur. Each of these bi-material windings (1, 3; 2, 4) constitutes an internal magnetic sub-core (called "elementary module"), defining a space 5, 6 in which two primary windings 7, 8, 9 will be inserted. three phases of the transformer and two of the secondary windings 10, 1 1, 12 of the three phases of the transformer. Note that if the transformer is single-phase, only one of these elementary modules alone constitutes the magnetic core of the transformer.
La structure comporte ensuite un enroulement 13, qui est disposé autour de l'ensemble formé par lesdits deux sous-noyaux magnétiques internes accolés étroitement suivant un de leur côtés. L'enroulement 13 est formé à partir d'une bande de matériau à faibles pertes magnétiques et faible magnétostriction, tel que des alliages Fe-75 à 82% Ni - 2 à 8% (Mo,Cu,Cr,V), des alliages amorphes base cobalt, et très préférentiellement des alliages nanocristallins FeCuNbSiB et apparentés tels que définis plus haut. Cet enroulement 13 constitue une partie du sous-noyau magnétique externe.  The structure then comprises a winding 13, which is arranged around the assembly formed by said two internal magnetic sub-cores tightly attached along one of their sides. The winding 13 is formed from a strip of material with low magnetic losses and low magnetostriction, such as alloys Fe-75 at 82% Ni - 2 at 8% (Mo, Cu, Cr, V), alloys amorphous base cobalt, and very preferably FeCuNbSiB nanocrystalline alloys and related as defined above. This winding 13 constitutes a part of the external magnetic sub-core.
Jusqu'à cette étape incluse, il est préférable de ne maintenir tous les matériaux solidaires les uns des autres que par des pièces métalliques ajoutées, pouvant résister mécaniquement à des recuits à 600°C. C'est en effet la température maximale de nanocristallisation qu'il faudra appliquer, de préférence à la fin de cette étape, à l'ensemble du noyau de transformateur en constitution, lorsque les matériaux des enroulements 3, 4, 13 le nécessitent. Si des résines ou des colles sont utilisées auparavant pour immobiliser les bandes magnétiques enroulées les unes par rapport aux autres, alors elles seront vraisemblablement dégradées lors du recuit de nanocristallisation. Leur utilisation doit donc préférentiellement être reportée jusqu'à une étape postérieure au recuit de nanocristallisation.  Until this step included, it is preferable to maintain all the materials integral with each other only by added metal parts, mechanically resistant to annealing at 600 ° C. It is in fact the maximum nanocrystallization temperature that will have to be applied, preferably at the end of this step, to the entire constituting transformer core, when the materials of the windings 3, 4, 13 require it. If resins or glues are used previously to immobilize the magnetic tapes wrapped with respect to each other, then they will likely be degraded during nanocrystallization annealing. Their use should therefore preferably be postponed to a post-annealing stage of nanocrystallization.
Pour des raisons de conservation du flux magnétique, il est préférable d'enrouler dans cette étape une section de matériau 13, notée Si3, à peu près identique à chacune des sections S3 ou S4 qui ont été enroulées en matériau à basse magnétostriction dans les sous-noyaux internes. Il est aussi préférable de réduire au maximum les zones de vide situées entre les trois enroulements de matériau à basse magnétostriction. On prendra comme rapports S3/Si3 ou S4/Si3 conseillés une valeur de 0,8 à 1 ,2 pour compenser les différences de périmètre d'enroulage et les différences éventuelles d'entrefer entre les différents matériaux dont on parlera plus loin. For reasons of conservation of the magnetic flux, it is preferable to wind in this step a section of material 13, denoted Si 3 , approximately identical to each of sections S 3 or S 4 which have been wound in low magnetostriction material in the inner sub-nuclei. It is also preferable to minimize the vacuum zones located between the three windings of low magnetostriction material. We will take as recommended S 3 / Si 3 or S 4 / Si 3 ratios a value of 0.8 to 1, 2 to compensate for the differences in winding perimeter and the possible differences in the air gap between the different materials we will talk about more far.
La structure comporte ensuite un nouvel enroulement 14 superposé (au sens vu précédemment à propos des sous-noyaux magnétiques internes) autour de cette partie 13 à faibles pertes magnétiques et faible magnétostriction du sous-noyau magnétique externe. Ce nouvel enroulement 14, dont la section sera notée S14, est formé à partir d'une bande de matériau à haute Js et faibles pertes, tel que les alliages Fe-3% Si-G.O., Fe-6,5% Si, Fe-15 à 55% (Co, V, Ta, Cr, Si, Al, Mn, Mo, Ni, W) texturés ou non, le fer doux et des aciers divers, les inox ferritiques Fe-Cr à 5 à 22% Cr, 0 à 10% au total de Mo, Mn, Nb, Si, Al, V et à plus de 60% de Fe , les aciers électriques Fe-Si-AI N.O. (non orientés), les alliages Fe-Ni proches de 50%Ni, les amorphes magnétiques base Fer. Cet enroulement 14 final achève l'apport de matériau magnétique dans ce qui constitue la culasse enroulée du transformateur. The structure then comprises a new winding 14 superimposed (in the sense seen previously about internal magnetic sub-cores) around this portion 13 with low magnetic losses and low magnetostriction of the external magnetic sub-core. This new winding 14, the section of which will be marked S 14 , is formed from a band of material with high Js and low losses, such as alloys Fe-3% Si-GO, Fe-6.5% Si, Fe-15 at 55% (Co, V, Ta, Cr, Si, Al, Mn, Mo, Ni, W) textured or not, soft iron and various steels, ferritic stainless Fe-Cr at 5 to 22% Cr, 0 to 10% in total of Mo, Mn, Nb, Si, Al, V and at more than 60% Fe, Fe-Si-AI NO electric steels (no Oriented), Fe-Ni alloys close to 50% Ni, iron-based magnetic amorphs. This final winding 14 completes the supply of magnetic material in what constitutes the wound cylinder head of the transformer.
Il est préférable d'enrouler dans cette étape une section Su de matériau 14 à haute Js et faibles pertes pas trop différente de celles Si ou S2, qui sont elles-mêmes proches l'une de l'autre ou identiques, et qui ont été enroulées en matériau 1 , 2 à haute Js dans les sous-noyaux internes, afin d'avoir le même effet d'atténuation d'inrush dans les trois phases du transformateur. On prendra 0,3≤ ~ S14/S2≤ 3 car le matériau de l'enroulement 14 à haute Js et faibles pertes a un parcours (périmètre) d'enroulage pouvant être très différent de celui des matériaux des enroulements 1 ou 2 placés au centre des sous-ensembles, et cela doit être pris en compte dans le dimensionnement du noyau composite (cela résulte de l'application du théorème d'Ampère). It is preferable to wind in this step a section Su of material 14 with high Js and low losses not too different from those Si or S 2 , which are themselves close to each other or identical, and which have were wound in material 1, 2 high Js in the inner sub-cores, in order to have the same inrush attenuation effect in the three phases of the transformer. We will take 0.3≤ ~ S 14 / S 2 ≤ 3 because the material of the winding 14 high Js and low losses has a course (perimeter) of winding can be very different from that of the materials of the windings 1 or 2 placed in the center of the sub- sets, and this must be taken into account in the sizing of the composite core (this results from the application of Ampère's theorem).
Ainsi les parties 3, 4 et 13 à faibles pertes magnétiques et faible magnétostriction auront des sections identiques, ou du même ordre de grandeur, alors que les sections de matériaux à haute Js et faibles pertes des premiers enroulements des deux sous-noyaux, 1 et 2 d'une part, et de l'enroulement final 14 d'autre part, peuvent être assez sensiblement différentes dans les limites qui sont précisées.  Thus the parts 3, 4 and 13 with low magnetic losses and low magnetostriction will have identical sections, or of the same order of magnitude, whereas the sections of materials with high Js and low losses of the first windings of the two sub-cores, 1 and 2 on the one hand, and the final winding 14 on the other hand, can be quite substantially different within the limits that are specified.
Le traitement thermique de nanocristallisation des enroulements 3, 4, 13 à faibles pertes magnétiques et faible magnétostriction, s'il est nécessaire, peut être effectué à l'issue de cette étape, l'ensemble des matières métalliques ayant été assemblées. Mais du fait de la contraction du matériau 3, 4, 13 lors de la nanocristallisation, on s'expose après recuit à un décollement du deuxième enroulement 14 du sous-noyau externe par rapport au premier enroulement 13 du sous-noyau externe, rendant beaucoup plus difficile la « solidarisation » de l'ensemble avant découpe. Il est donc préférable d'appliquer ce recuit en fin de l'étape précédente, comme dit précédemment.  The nanocrystallization heat treatment of the windings 3, 4, 13 with low magnetic losses and low magnetostriction, if necessary, can be carried out at the end of this step, all the metal materials having been assembled. But because of the contraction of the material 3, 4, 13 during the nanocrystallization, it is exposed after annealing to a detachment of the second winding 14 of the outer sub-core relative to the first winding 13 of the outer sub-core, making many more difficult the "joining" of the assembly before cutting. It is therefore preferable to apply this annealing at the end of the previous step, as previously said.
En fin de cette étape de mise en place de l'enroulement 14 à faibles pertes magnétique et faible magnétostriction du sous-noyau externe, il est, en revanche, conseillé d'appliquer par dépôt, ou par collage préalable des bandes, ou par imprégnation sous vide (ou tout autre procédé adéquat) une résine, une colle, un polymère, ou une autre substance comparable, qui transformera l'ensemble de la culasse magnétique enroulée en un corps monobloc résistant à forte stabilité dimensionnelle sous contrainte. Un frettage peut éventuellement remplacer ce collage ou cette imprégnation, ou la précéder.  At the end of this step of setting up the winding 14 with low magnetic losses and low magnetostriction of the external sub-core, it is, on the other hand, recommended to apply by depositing, or by prior gluing of the strips, or by impregnation. under vacuum (or any other suitable method) a resin, glue, polymer, or other comparable substance, which will transform the entire wound magnetic yoke into a resistive one-piece body with high dimensional stability under stress. A hooping may possibly replace this bonding or this impregnation, or precede it.
Puis on découpe la culasse magnétique ainsi formée de façon à diviser les différents sous-noyaux en deux parties 15, 16 pour former deux « demi-circuits » élémentaires, après utilisation des différentes technologies d'immobilisation des bandes de matériau et des sous-noyaux précédemment citées. Ces deux parties 15, 16 sont destinées à être séparées par un entrefer 17 comme représenté sur la figure 1 . La découpe doit se faire en maintenant solidement la culasse magnétique, dans la limite de la résistance mécanique du noyau solidifié, et par tout procédé de coupe telle que l'abrasion par fil, le tronçonnage, un jet d'eau, un laser, etc. Il est préférable de diviser la culasse en deux parties symétriques comme représenté, mais une dissymétrie ne serait pas contraire à l'invention. Then the magnetic yoke thus formed is cut so as to divide the different sub-cores into two parts 15, 16 to form two "half-circuits" elementary, after using the different technologies of immobilization of the strips of material and sub-nuclei previously mentioned. These two parts 15, 16 are intended to be separated by an air gap 17 as shown in FIG. Cutting must be done by firmly holding the magnetic yoke, within the strength of the solidified core, and by any cutting process such as wire abrasion, cutting, water jet, laser, etc. . It is preferable to divide the yoke into two symmetrical parts as shown, but an asymmetry would not be contrary to the invention.
Puis on réalise un façonnage et un surfaçage des futures surfaces de l'entrefer 17, puis le replacement en vis en vis des deux parties 15, 16 de la culasse magnétique découpées (pour retrouver la structure de départ) après un calage éventuel de l'entrefer 17, et après insertion des bobinages primaires 7, 8, 9 et secondaires 10, 1 1 , 12 préréalisés du transformateur.  Then the surfaces of the air gap 17 are shaped and surfaced, followed by the repositioning of the two portions 15, 16 of the magnetic yoke cut (to find the starting structure) after a possible wedging of the air gap 17, and after insertion of the primary windings 7, 8, 9 and secondary 10, 1 1, 12 pre-realized transformer.
L'entrefer 17 a pour fonction de désaimanter naturellement toute partie du noyau magnétique aux instants de la période électrique où l'excitation magnétique devient faible ou nulle. Ainsi, si le transformateur est initialement à l'arrêt et, donc, l'ensemble de la culasse magnétique est désaimanté par l'entrefer (Br = 0), l'effet d'inrush que l'on constate lorsque le transformateur est brutalement remis en charge sera réduit. The air gap 17 has the function of naturally désaimanter any part of the magnetic core at the times of the electric period when the magnetic excitation becomes low or zero. Thus, if the transformer is initially stopped and, therefore, the whole magnetic yoke is demagnetized by the air gap (B r = 0), the inrush effect that is observed when the transformer is brutally reloaded will be reduced.
Le surfaçage ou le calibrage de l'entrefer 17 ne sont pas absolument nécessaires à l'invention, mais ils permettent un meilleur ajustement des performances du transformateur. Cela permet d'accroître les performances d'inrush, et de rendre plus reproductibles les caractéristiques des transformateurs d'une série de production.  The surfacing or the calibration of the air gap 17 are not absolutely necessary for the invention, but they allow a better adjustment of the performance of the transformer. This increases the inrush performance, and makes more reproducible the characteristics of the transformers of a series of production.
Le « replacement » ou « assemblage » des deux parties 15, 16 du circuit magnétique coupées, et éventuellement surfacées et calées, peut notamment être réalisé au moyen d'un serrage par frettage utilisant aussi un matériau à haute Js présentant des propriétés comparables à celles du matériau utilisé dans l'enroulement 14, et participant donc aussi (mais sans entrefer) à l'atténuation de l'effet d'inrush comme les autres matériaux à haute Js. Cette option est particulièrement intéressante car elle permet d'alléger encore le circuit magnétique, tout en lui donnant une forte cohésion mécanique.  The "replacement" or "assembly" of the two parts 15, 16 of the magnetic circuit cut, and possibly surfaced and wedged, can in particular be achieved by means of a shrink-fit also using a high-Js material having properties comparable to those of the material used in the winding 14, and thus also participating (but without gap) attenuation of the inrush effect like other high-Js materials. This option is particularly interesting because it allows to further lighten the magnetic circuit, while giving it a strong mechanical cohesion.
La section de matériau à haute Js par rapport à la section totale, d'une part pour chaque sous-noyau pris seul, et, d'autre part, pour le noyau magnétique pris dans son ensemble, vaut de 2 à 50%, et de préférence 4 à 40%. Donc, cette section est le plus généralement minoritaire, et en tout cas pas majoritaire, dans le module élémentaire défini extérieurement par l'enroulement 14 de bande de matériau à haute Js superposé à l'enroulement 13 de bande à basse magnétostriction et dans chacun des modules élémentaires du sous-noyau interne. The section of high material Js with respect to the total section, on the one hand for each sub-core taken alone, and, on the other hand, for the magnetic core taken as a whole, is from 2 to 50%, and preferably 4 to 40%. Therefore, this section is generally the minority, and in any case not the majority, in the elementary module defined externally by the winding 14 of high-material web Js superimposed on the winding 13 of low magnetostrictive tape and in each of the elementary modules of the inner sub-core.
Autrement dit, le rapport des sections d'enroulage entre matériaux à haute Js (S S2, S14) et matériaux à basse magnétostriction (S3, S4, S13) doit être maintenu pour chaque module élémentaire dans une plage déterminée pour que l'invention soit mise en œuvre de façon satisfaisante. La proportion de matériau à haute Js (en termes de rapports de sections), par rapport au total des sections des deux types de matériaux, doit être comprise entre 2 et 50%, et de préférence entre 4 et 40%. Cela peut se traduire par les inégalités suivantes : In other words, the ratio of the winding sections between materials with high Js (SS 2 , S 14 ) and low magnetostriction materials (S 3 , S 4 , S 13 ) must be maintained for each elementary module in a determined range so that the invention is implemented satisfactorily. The proportion of material with high Js (in terms of section ratios), relative to the total of the sections of the two types of materials, must be between 2 and 50%, and preferably between 4 and 40%. This can result in the following inequalities:
2 < 1 °°-Sl < 50 , de préférence 4 < 1 00-Sl < 40 2 < 1 °° - Sl <50, preferably 4 < 1 00 - Sl <40
S-, + S3 S-, + S3 S-, + S 3 S-, + S 3
2 < 1 00-S < 50 , de préférence 4 < 1 00-S2 < 40 2 < 1 00-Sl 4 < 50 , de préférence 4 < 1 00-Sl4 < 40 2 <1 00 - S <50, preferably 4 <1 00 - S2 <40 2 <1 00 - Sl 4 <50, preferably 4 <1 00 - Sl4 <40
S13 + S S 13 + S
S! +s2 +s13 +s3 + s4 +s S ! + s 2 + s 13 + s 3 + s 4 + s
4 100. (S3 + S4 + S14 ) Pour obtenir un bon fonctionnement du transformateur, passant par un bon équilibre des masses des différents matériaux entre les différents circuits magnétiques, et pour ne pas trop l'alourdir tout en bénéficiant des avantages de l'invention que procure la présence du matériau à haute Js dans tous les sous-noyaux, il faut donc respecter la proportion en section de matériau à haute Js de 2 à 50%, mieux 2 à 40%, aussi bien pour le noyau de transformateur pris dans son ensemble, ce que traduit la dernière inégalité, que pour chacun de ses sous-ensembles (les deux sous-noyaux internes (1 , 2 ; 3, 4) et le sous-noyau externe (13, 14)) pris isolément, ce que traduisent les trois premières inégalités. 4 100. (S 3 + S 4 + S 14 ) For a good operation of the transformer, passing through a good balance of the masses of the different materials between the different magnetic circuits, and not to weigh too much while enjoying the benefits of the invention that provides the presence of the high Js material in all the sub-cores, it is necessary to respect the proportion in high material section Js of 2 to 50%, better 2 to 40%, both for the core of the transformer taken as a whole, which the last inequality expresses, than for each of its subsets (the two internal sub-nuclei (1, 2, 3, 4) and the external sub-core (13, 14)) in isolation, as reflected in the first three inequalities.
Les différents éléments du transformateur ayant normalement tous la même profondeur p, ces rapports de sections sont équivalents à des rapports de volumes des différents matériaux.  Since the different elements of the transformer normally have the same depth p, these section ratios are equivalent to volume ratios of the different materials.
Pour que l'invention puisse fonctionner comme requis, il faut pouvoir constituer un « mandrin » d'enroulage 1 , 2 en matériau à haute Js pour le matériau à basse magnétostriction 3, 4, et donc un minimum de matériau à haute Js est nécessaire. La participation à l'amortissement de l'effet d'inrush nécessite également une section minimale de matériau à haute Js. Pour ces deux raisons, on fixe à 2%, de préférence 4%, la valeur minimale de la section de matériau à haute Js par rapport à la section totale de matériau, pour chacun des sous-noyaux et pour le noyau pris dans son ensemble. For the invention to function as required, it must be possible to form a "mandrel" of winding 1, 2 high Js material for low magnetostriction material 3, 4, and therefore a minimum of high material Js is necessary . The participation in the amortization of the inrush effect also requires a section minimum of material at high Js. For these two reasons, the minimum value of the high material section Js with respect to the total section of material is set at 2%, preferably 4%, for each of the sub-cores and for the core taken as a whole. .
Si le matériau à haute Js devient majoritaire en section dans les sous-noyaux et/ou le noyau (≥ 50%), alors sa masse alourdit inutilement la structure. Comme cela a été dit, il ne participe activement de façon significative qu'à l'amortissement de l'effet d'inrush, alors qu'en régime permanent du transformateur, on veut que le matériau à haute Js ne s'aimante que faiblement pour ne pas émettre de bruit (il a inévitablement une magnétostriction apparente de moyenne à forte). Ainsi, le dimensionnement du transformateur pour atteindre la puissance désirée s'appuie essentiellement sur la matériau à basse magnétostriction λ. Si on avait moins de 50% de matériau à bas λ (50% ou davantage de matériau à haute Js), il n'y aurait essentiellement que cette section minoritaire qui participerait à la transformation électrique. En conséquence on limite le matériau à haute Js à 50% au maximum de la section totale de matériaux magnétiques présents dans les sous-noyaux et le noyau du transformateur, comme cela a été dit plus haut.  If the material with high Js becomes predominant in section in the sub-cores and / or the core (≥ 50%), then its mass unnecessarily increases the structure. As has been said, it only actively participates significantly in the damping of the inrush effect, whereas in the steady state of the transformer, it is desired that the high-Js material is only weakly magnetized. not to make noise (it inevitably has an apparent magnetostriction from medium to strong). Thus, the dimensioning of the transformer to achieve the desired power relies essentially on the low magnetostriction material λ. If we had less than 50% of low λ material (50% or more of high Js material), there would be essentially only this minority section that would participate in the electrical transformation. Consequently, the high Js material is limited to at most 50% of the total section of magnetic materials present in the sub-cores and the transformer core, as mentioned above.
Les exemples suivants, qui seront détaillés plus loin dans le tableau 4, et les commentaires s'y rapportant, illustrent bien ce point :  The following examples, which will be detailed later in Table 4, and the comments thereon, illustrate this point:
En prenant, par exemple, le matériau Fe49Co49V2 comme matériau à haute Js : - Si on utilise 100% de Fe49Co49V2 (exemples 2 à 5) pour constituer le noyau du transformateur, il faut abaisser B, (induction de travail du transformateur en régime permanent) à moins de 0,3 T pour obtenir un bruit de 55-60 dB (alors qu'on verra qu'un bruit de 55 dB au maximum est souhaitable) ce qui correspond à une masse de plus de 18,7 kg pour pouvoir transformer la puissance électrique demandée ; dans cet exemple la densité de puissance massique du noyau de transformateur peut être évaluée à un taux de 46 kV A/18,7 kg= 2,46 kVA/kg de noyau magnétique, ce qui est une densité de puissance trop basse pour être acceptable ;  By taking, for example, Fe49Co49V2 material as a high-grade material: - If 100% Fe49Co49V2 (Examples 2 to 5) is used to form the core of the transformer, B (transformer working induction in steady state) must be lowered. ) at less than 0.3 T to obtain a noise of 55-60 dB (whereas it will be seen that a noise of 55 dB maximum is desirable) which corresponds to a mass of more than 18.7 kg to be able to transform the requested electrical power; in this example the mass power density of the transformer core can be evaluated at a rate of 46 kV A / 18.7 kg = 2.46 kVA / kg of magnetic core, which is a power density too low to be acceptable ;
- Dans l'exemple 21 avec 53,3% de section Fe49Co49V2 (donc 46,7% de section de matériau nanocristallin), le bruit (58 dB) est encore trop élevé pour être conforme au cahier des charges ; la masse totale est de 6,4 kg, soit 28% plus grande que celle de l'exemple 12 entièrement en nanocristallin, ce qui serait acceptable, et l'indice d'inrush est de -0,35, ce qui est bon ; Les exemples 19 et 20 montrent qu'un bruit acceptable peut être obtenu avec plus de 50% de Fe49Co49V2, mais pour une masse totale trop forte, qui est de respectivement 7,4 et 7,1 kg (donc 40 à 50% plus élevée qu'avec la solution en nanocristallin seul de l'exemple 12) ; - In Example 21 with 53.3% Fe49Co49V2 section (thus 46.7% nanocrystalline material section), the noise (58 dB) is still too high to comply with the specifications; the total mass is 6.4 kg, 28% larger than that of Example 12 entirely in nanocrystalline, which would be acceptable, and the index of inrush is -0.35, which is good; Examples 19 and 20 show that an acceptable noise can be obtained with more than 50% of Fe49Co49V2, but for a total mass too high, which is of respectively 7.4 and 7.1 kg (thus 40 to 50% higher than with the nanocrystalline solution alone of Example 12);
- A l'inverse dans les exemples 18 et 18B, à respectivement 23,6 et 39% de section de FeCo27, le bruit est un peu trop fort (56 et 58 dB) alors que les masses ont été réduites jusqu'à un niveau convenable ; ainsi, avoir moins de - Conversely, in Examples 18 and 18B, at respectively 23.6 and 39% FeCo27 section, the noise is a little too strong (56 and 58 dB) while the masses have been reduced to a level suitable; thus, having less
50% de la section magnétique en matériau à haute Js est une condition nécessaire mais pas suffisante pour une mise en œuvre satisfaisante de l'invention ; par exemple les exemples 15 et 18C avec respectivement 23,6 et 39% de section de FeCo27 émettent un bruit suffisamment bas, pour des masses faibles de, respectivement, 5,1 et 5,8 kg, soit seulement 2 et 16% de section de plus que la solution en nanocristallin seul de l'exemple 12, mais en permettant de bénéficier de tous les avantages de l'invention. 50% of the magnetic section made of high-grade material is a necessary but not sufficient condition for a satisfactory implementation of the invention; for example Examples 15 and 18C with respectively 23.6 and 39% section of FeCo27 emit a sufficiently low noise, for small masses of respectively 5.1 and 5.8 kg, only 2 and 16% of section more than the nanocrystalline solution alone of Example 12, but allowing to benefit from all the advantages of the invention.
Les demi-circuits élémentaires formés par les parties 15, 16 sont très stables dimensionnellement, notamment après imprégnation par un vernis et polymérisation, même sous les contraintes de maintien des deux pièces en C du noyau magnétique élémentaire. Ce ne serait pas le cas si on enlevait les parties à haute Js 1 , 2 qui servent de supports mécaniques aux enroulements 3, 4 à faible magnétostriction, et rigidifient chaque noyau élémentaire.  The elementary half-circuits formed by the parts 15, 16 are very dimensionally stable, especially after impregnation with a varnish and polymerization, even under the constraints of maintaining the two C parts of the elementary magnetic core. This would not be the case if we removed the high parts Js 1, 2 which serve as mechanical supports to windings 3, 4 low magnetostriction, and stiffen each elementary core.
Les alliages magnétiques à basse magnétostriction et basses pertes magnétiques des enroulements 3, 4 permettent de satisfaire la plupart des exigences requises, notamment le très faible bruit acoustique émis, même quand on se place à une induction de travail B, proche de la saturation. Cela permet dans ce cas de maximiser la densité de puissance, en particulier dans le cas des matériaux nanocristallins où on peut travailler jusqu'à 1 ,2 T. C'est l'autre matériau, à haute Js, de l'enroulement 14 le plus externe du noyau qui contribue le plus à l'amortissement de l'effet d'inrush.  Magnetic alloys with low magnetostriction and low magnetic losses of the windings 3, 4 make it possible to satisfy most of the requirements, in particular the very low acoustic noise emitted, even when working induction B, close to saturation. This allows in this case to maximize the power density, particularly in the case of nanocrystalline materials where it can work up to 1, 2 T. This is the other material, high Js, winding 14 the outermost of the core that contributes the most to the damping of the inrush effect.
Mais on s'aperçoit, avec surprise, que grâce au matériau support magnétique à haute Js des enroulements internes 1 , 2 des sous-noyaux, l'effet d'inrush est réparti sur les deux types de matériau. Ainsi l'induction de fonctionnement du matériau majoritaire nanocristallin peut être augmentée presque jusqu'à saturation, ce qui permet d'alléger d'autant le transformateur.  Surprisingly, however, thanks to the high magnetic support material Js of the inner windings 1, 2 of the sub-cores, the inrush effect is distributed over the two types of material. Thus, the operating induction of the majority nanocrystalline material can be increased almost to saturation, which makes it possible to lighten the transformer accordingly.
Les alliages à haute Js se caractérisent par une magnétostriction d'amplitude moyenne (FeSi, FeNi, amorphes base fer) à importante (FeCo), ce qui oblige à réduire de façon très importante l'induction de travail B, (typiquement à au plus 0,7 T) pour obtenir un faible bruit acoustique. On s'est rendu compte qu'en utilisant conjointement, de façon astucieuse, les alliages à basse magnétostriction et basses pertes magnétiques et les alliages à haute Js, notamment, de préférence, par le réglage différencié de l'entrefer 17 qui est ménagé, avantageusement mais pas obligatoirement, entre les matériaux de chaque paire de C, de façon à lui donner une valeur ε1 au niveau du premier matériau et une valeur ε2 au niveau du deuxième matériau, et aussi par les proportions respectives des matériaux, on pouvait en même temps d'une part régler une haute induction de travail dans la partie à basse magnétostriction, et d'autre part régler une basse induction de travail dans la partie à haute Js. En procédant de la sorte, l'effet d'inrush est suffisamment amorti et réparti sur les deux types de matériau, et le bruit émis par chacun des matériaux reste faible, tout en permettant une densité de puissance assez élevée, en tous cas meilleure que ce qui est connu dans l'état de l'art pour les solutions dans lesquelles un bruit de magnétostriction faible est prioritairement recherché. The high Js alloys are characterized by a magnetostriction of medium amplitude (FeSi, FeNi, amorphous iron base) to significant (FeCo), which forces to reduce very significantly the induction of work B, (typically at most 0.7 T) to obtain a low acoustic noise. It has been realized that by using, in a clever way, the alloys with low magnetostriction and low magnetic losses and the high-alloys Js, especially preferably by the differentiated adjustment of the air gap 17 which is provided, advantageously but not necessarily, between the materials of each pair of C, so as to give it a value ε1 at the level of the first material and a value ε2 at the level of the second material, and also by the respective proportions of the materials, one could at the same time time on the one hand set a high induction of work in the low magnetostrictive part, and on the other hand set a low work induction in the high Js part. By proceeding in this way, the inrush effect is sufficiently damped and distributed over the two types of material, and the noise emitted by each of the materials remains low, while allowing a fairly high power density, in any case better than what is known in the state of the art for solutions in which a low magnetostriction noise is primarily sought.
On va à présent décrire des exemples d'application de l'invention et des exemples de référence, en se fondant sur les figures 1 et 2 et sur les résultats expérimentaux du tableau 4 que traduit la figure 3.  Examples of application of the invention and reference examples will now be described, based on FIGS. 1 and 2 and on the experimental results of Table 4 as shown in FIG.
On considère sur la figure 2 un noyau 18 de transformateur monophasé, caractérisé par une forme rectangulaire-oblongue de hauteur h, de largeur I et de profondeur p, sur laquelle s'appuie l'enroulement du principal matériau actif du transformateur : le matériau à basse magnétostriction. Ce noyau élémentaire 18 peut aussi être intégré à un circuit de transformateur triphasé comme représenté sur la figure 1 en tant que module élémentaire.  FIG. 2 shows a core 18 of a single-phase transformer, characterized by a rectangular-oblong shape of height h, of width I and of depth p, on which the winding of the main active material of the transformer is based: low magnetostriction. This elementary core 18 can also be integrated into a three-phase transformer circuit as shown in FIG. 1 as an elementary module.
Ce module de transformateur monophasé à circuit oblong est réalisé avec un premier matériau à haute Js, d'épaisseur d'enroulage ep1 , et avec un deuxième matériau à basse magnétostriction enroulé autour du premier matériau lui-même préalablement enroulé, et présentant une épaisseur d'enroulage ep2. Les petit et grand côtés intérieurs de l'enroulement 3 (deuxième matériau), et qui sont aussi les petit et grand côtés extérieurs de l'enroulement 1 (premier matériau) lorsqu'il est présent (comme dans les exemples selon l'invention et dans certains des exemples de référence), sont notés respectivement « a » et « c », et valent respectivement, pour tous les exemples testés, a = 50 mm et c = 125 mm. a et c sont aussi les dimensions des côtés intérieurs des enroulements 3, 4 du deuxième matériau, à basse magnétostriction, disposés autour des enroulements 1 , 2 du matériau à haute Js. Pour tous les essais, ep2 est égal à 20 mm. et ep1 est compris, selon les essais, entre 0 (absence de matériau à haute Js) et 20 mm. La profondeur p est variable selon les essais, car elle est conçue pour que la puissance transférée soit sensiblement la même dans tous les essais (de l'ordre de 46 kVA), compte tenu de ce que les valeurs de a et c sont également les mêmes dans tous les essais. On notera (voir le tableau 4) que p peut atteindre des valeurs aussi élevées que 265 mm pour un l'essai de référence 4 faisant usage d'un alliage Fe49Co49V2 seul et 1 76 mm pour l'essai de référence 8 faisant usage d'un alliage FeSi3 seul. Les solutions de référence faisant appel à un nanocristallin seul et les solutions de l'invention qui font usage d'un nanocristallin et d'un matériau à haute Js présentent une profondeur p nettement inférieure. Dans les exemples selon l'invention, elle est de l'ordre de 60 à 80 mm. This single-phase oblong circuit transformer module is made of a first high-Js material, of ep1 winding thickness, and with a second low-magnetostriction material wound around the first material itself wound beforehand, and having a thickness of winding ep2. The inner small and large sides of the winding 3 (second material), and which are also the outer small and large sides of the winding 1 (first material) when present (as in the examples according to the invention and in some of the reference examples), respectively, are denoted "a" and "c", and are respectively, for all the examples tested, a = 50 mm and c = 125 mm. a and c are also the dimensions of the inner sides of the windings 3, 4 of the second material, with low magnetostriction, arranged around the windings 1, 2 of the high material Js. For all tests, ep2 is equal to 20 mm. and ep1 is included, according to the tests, between 0 (absence of material at high Js) and 20 mm. The depth p is variable according to the tests, because it is designed so that the power transferred is substantially the same in all the tests (of the order of 46 kVA), considering that the values of a and c are also the same in all tests. It should be noted (see Table 4) that p can reach values as high as 265 mm for a reference test 4 using a Fe49Co49V2 alloy alone and 1 76 mm for the reference test 8 making use of a FeSi3 alloy alone. The reference solutions using a nanocrystalline alone and the solutions of the invention which make use of a nanocrystalline and a high-Js material have a much lower depth p. In the examples according to the invention, it is of the order of 60 to 80 mm.
Le transformateur est alimenté en courant électrique de fréquence nominale 360 Hz. Le courant primaire d'alimentation a une intensité de 1 15 A avec un nombre de spires Ni valant en général 1 spire, mais étant de 5 spires dans l'exemple de référence 1 et de 2 spires dans les exemples de référence 2, 3 et 4, compte tenu des entrefers considérés de chaque enroulement 1 et 2 d'une part, 3 et 4 d'autre part, compte tenu aussi du matériau considéré pour chaque enroulement (donc de sa perméabilité), afin d'atteindre l'induction de travail Bt. Une tension de 230 V est appliquée au primaire. Le bobinage secondaire compte, dans tous les exemples décrits, un nombre N2 = 64 spires, et la tension nominale attendue au secondaire est de 230 V. Dans tous les cas le système de conversion d'énergie dans lequel est intégré le transformateur oblige celui-ci à fournir une variation de tension \ constante de 230 V. Cela revient aussi à fournir une puissance constante triphasée de 46 kVA. The transformer is supplied with electrical current of nominal frequency 360 Hz. The primary supply current has an intensity of 1 15 A with a number of turns Ni generally equal to 1 turn, but being 5 turns in reference example 1 and 2 turns in the reference examples 2, 3 and 4, taking into account the considered gaps of each winding 1 and 2 on the one hand, 3 and 4 on the other hand, also taking into account the material considered for each winding (therefore of its permeability), in order to reach the induction of work B t . A voltage of 230 V is applied to the primary. The secondary winding has, in all the examples described, a number N 2 = 64 turns, and the rated voltage expected at the secondary is 230 V. In any case the energy conversion system in which the transformer is integrated forces the one This is to provide a constant voltage variation of 230 V. This also amounts to providing a constant three-phase power of 46 kVA.
Le noyau magnétique est donc réalisé à partir d'une structure enroulée de bandes constituée :  The magnetic core is thus made from a wound structure consisting of:
- d'un premier matériau à haute saturation ;  a first material with high saturation;
- et, en complément, d'un deuxième matériau à basse magnétostriction, enroulé autour du premier matériau.  and, in addition, a second low magnetostriction material wound around the first material.
Afin de délivrer toujours la même tension secondaire de 230 V, on joue sur la section du noyau magnétique, par l'intermédiaire de la profondeur p du noyau, tandis que l'épaisseur enroulée ep2 du deuxième matériau est maintenue identique pour tous les essais, égale à 20 mm et correspond à une longueur de circuit magnétique constante de 430 mm. Par différence, la longueur de circuit magnétique du premier matériau, à épaisseur variable selon les exemples, va de 270 à 343 mm dans tous les exemples selon l'invention et aussi dans tous les exemples de référence à module élémentaire bi- matériau. Si on considère que P est la puissance transformée, comme P = l.fem (intensité du courant primaire multipliée par la force électromotrice fem générée au secondaire) est une contrainte de dimensionnement (P = constante), et que la force électromagnétique est imposée par le circuit électrique et puisque « fem = N2.B,.section du noyau.27i.fréquence », alors on doit accroître la section lorsque on est obligé de réduire B, pour baisser le bruit. In order to always deliver the same secondary voltage of 230 V, we play on the section of the magnetic core, via the depth p of the core, while the wound thickness ep2 of the second material is kept identical for all tests, equal to 20 mm and corresponds to a constant magnetic circuit length of 430 mm. By difference, the magnetic circuit length of the first material, with a variable thickness according to the examples, ranges from 270 to 343 mm in all the examples according to the invention and also in all the reference examples with a bi-material elementary module. If we consider that P is the transformed power, like P = l.fem (intensity the primary current multiplied by the electromotive force fem generated at the secondary) is a design stress (P = constant), and that the electromagnetic force is imposed by the electrical circuit and since "fem = N 2 .B, .section of the core. 27i.frquence ", then we must increase the section when we have to reduce B, to lower the noise.
On rappelle que c'est le deuxième matériau à basse magnétostriction qui fonctionne très principalement en régime permanent, et donc assure la tension et la puissance de sortie du transformateur. En revanche l'effet d'inrush provient de la combinaison des comportements magnétiques des deux matériaux, et afin d'apprécier l'apport innovant de la présence d'un autre matériau magnétique (le premier matériau) dans le noyau, l'épaisseur enroulée ep1 de ce premier matériau varie de 0 (ce qui correspond à une absence du premier matériau) à 20 mm selon les essais. Cela correspond à une longueur de circuit magnétique qui varie de 0 à 343,2 mm.  It is recalled that it is the second low magnetostriction material which operates very mainly in steady state, and therefore provides the voltage and output power of the transformer. On the other hand, the inrush effect comes from the combination of the magnetic behaviors of the two materials, and in order to appreciate the innovative contribution of the presence of another magnetic material (the first material) in the core, the wound thickness ep1 of this first material varies from 0 (which corresponds to an absence of the first material) to 20 mm according to the tests. This corresponds to a magnetic circuit length that varies from 0 to 343.2 mm.
Le bruit provient, lui, de la magnétostriction des matériaux et de leur niveau d'aimantation, et donc le bruit sera principalement lié en régime permanent au comportement magnétique du deuxième matériau. L'indice d'inrush est donné par la formule connue : ln = 2.B, + Br - Bs pour un noyau magnétique à un seul matériau magnétique. Cette formule est généralisée au cas de deux matériaux selon : The noise comes from the magnetostriction of the materials and their level of magnetization, and therefore the noise will be mainly related in steady state to the magnetic behavior of the second material. The index of inrush is given by the known formula: l n = 2.B, + B r - B s for a magnetic core with a single magnetic material. This formula is generalized in the case of two materials according to:
(Si + S2)-ln = S2.Br 2 + Si .(2Bt,i— Js,l) + S2-(2Bt,2— Js,2) (Si + S2) -ln = S2.B r 2 + Si. (2B t , 1- s , 1) + S2- (2B t , 2-J s , 2)
où Si et S2 sont les sections des enroulements des premier et deuxième matériaux respectivement, Br 2 est l'induction rémanente du deuxième matériau, seul actif en fin de période de régime permanent lorsqu'intervient la coupure du transformateur et le passage du noyau magnétique à l'état rémanent, Bt 1 et B,,2 sont les inductions de travail, Js 1 et Js 2 sont les aimantations à saturation des premier et deuxième matériaux respectivement. La formule peut être aisément adaptée au cas où plus de deux matériaux sont utilisés. where Si and S 2 are the winding sections of the first and second materials respectively, B r 2 is the residual induction of the second material, which is only active at the end of the steady-state period when the transformer cutoff and the passage of the core occur in the residual state, B t 1 and B 1 , 2 are the working inductions, J s 1 and J s 2 are the saturation magnetizations of the first and second materials respectively. The formula can be easily adapted to the case where more than two materials are used.
On appelle ddVdt la tension induite (autrement dit la force électomotrice fem) par le transformateur. C'est grâce à elle qu'on transforme la puissance électrique P demandée : P = fem.l où I est l'intensité du courant magnétisant du transformateur.  The induced voltage (in other words, the electomotrice force fem) by the transformer is called ddVdt. It is thanks to it that we transform the electrical power P requested: P = fem.l where I is the intensity of the magnetizing current of the transformer.
Le bruit émis par les différents exemples réalisés de noyaux bobinés de transformateur est mesuré par un ensemble de microphones disposé autour du transformateur, dans le plan médian de la culasse magnétique. Les différents exemples de noyaux magnétiques utilisent un seul (références) ou deux (certaines références et l'invention) matériaux, à savoir des matériaux magnétiques doux (FeCo27, Fe49Co49V2, Fe-3%Si-G.O., acier électrique FeSi à grains orientés, nanocristallin FeCuNbSiB du type [Fe!-aNial!oo-x-y-z-a^CUxSiyBzNbal TpM^ avec a = 0 ; x = 1 ; y = 15 ; z =7,5 ; a =3 ; β= γ = 0. Le ou les matériau(x) est (sont) enroulé(s) suivant la structure de base définie précédemment. The noise emitted by the various examples made of transformer wound cores is measured by a set of microphones arranged around the transformer, in the median plane of the magnetic yoke. The various examples of magnetic cores use only one (references) or two (some references and the invention) materials, namely soft magnetic materials (FeCo27, Fe49Co49V2, Fe-3% Si-GO, FeSi grain-oriented electrical steel, ! nanocrystalline FeCuNbSiB the type [Fe - Ni has the oo- x - y - z - a ^ CU x Si y B z Nb has the TpM ^ with a = 0;! x = 1; y = 15, z = 7 , 5; a = 3; β = γ = 0. The material (s) is (are) wound (s) according to the basic structure defined above.
Les exemples du tableau 4 ci-dessous sont dimensionnés et alimentés de façon à transformer toujours sensiblement la même puissance, à savoir environ 46kVA. Cette puissance triphasée étant donnée par s.l^dO/dt avec ddVdt = ^.(B^ .S^ B,,2.S2) .(JO = 230V, où h = 1 15A, N2 (nombre de spires du secondaire) égal à 64, ω (pulsation) = 2.TT.f, f étant la fréquence, ici égale à 360 Hz, Si et S2 (sections de culasse magnétique des premier et deuxième matériaux respectivement) égales respectivement à (H.epl ) et (H.ep2), et B,j est l'induction de travail du matériau i. The examples in Table 4 below are dimensioned and powered to always transform substantially the same power, namely about 46kVA. This three-phase power being given by ^ dO / dt with ddVdt =. (^ S S ^ B 2 2 2 ) 2 ). (OJ = 230V, where h = 1 15A, N 2 (number of turns of the secondary ) equal to 64, ω (pulsation) = 2.TT.f, f being the frequency, here equal to 360 Hz, Si and S 2 (magnetic yoke sections of the first and second materials respectively) respectively equal to (H.epl ) and (H.ep2), and B, j is the work induction of material i.
Une autre possibilité consiste à régler précisément les entrefers (après découpe) ε1 et ε2 entre les demi-circuits des enroulements des premier et deuxième matériaux respectivement, en leur conférant, le cas échéant, des valeurs différentes lors des façonnages des zones de coupe, afin de pouvoir limiter l'aimantation d'un matériau par rapport à l'autre. Sinon certains niveaux d'aimantation non maîtrisés du matériau 1 pourraient augmenter beaucoup trop la magnétostriction ou l'effet d'inrush. Il faut, cependant, se souvenir que l'augmentation d'un entrefer augmente le courant nécessaire à l'aimantation au niveau BT, et donc dégrade le rendement du transformateur. Un équilibre devra donc être trouvé entre les avantages et les inconvénients de l'utilisation pratique de cette solution. Another possibility is to precisely adjust the air gaps (after cutting) ε1 and ε2 between the half-circuits of the windings of the first and second materials respectively, giving them, if necessary, different values during the shaping of the cutting areas, so to be able to limit the magnetization of one material with respect to the other. Otherwise some uncontrolled magnetization levels of material 1 could increase the magnetostriction or the inrush effect too much. It must, however, be remembered that increasing an air gap increases the current required for magnetization at B T , and therefore degrades the efficiency of the transformer. A balance must therefore be found between the advantages and disadvantages of the practical use of this solution.
Par exemple dans l'exemple 13 de l'invention, l'entrefer résiduel minimal ε2 entre les deux demi-circuits du deuxième matériau (le matériau nanocristallin) est évalué à 1 0 μηι, et alors la perméabilité magnétique relative équivalente du circuit magnétique « matériau 2 + entrefer » fait passer la perméabilité intrinsèque μΓ, 3ΐ2 du matériau 2 de 30 000 à 1 7670 dans le cas de l'exemple (en appliquant la formule — -— ~ entrefer +— -— ). Si l'entrefer ε2 avait été dix fois plus large (100 μηι), on For example, in example 13 of the invention, the minimum residual air gap ε2 between the two half-circuits of the second material (the nanocrystalline material) is evaluated at 10 μηι, and then the equivalent relative magnetic permeability of the magnetic circuit "material 2 + gap" makes the intrinsic permeability μ Γ , 3 ΐ 2 of the material 2 increase from 30,000 to 1 7670 in the case of the example (by applying the formula - - ~ air gap + - -) . If the air gap ε2 had been ten times larger (100 μηι),
aurait une perméabilité intrinsèque μΓ,θς3ΐ2 = 3760, soit quatre fois moindre que précédemment. Or (selon le théorème d'Ampère), H.L = H (L étant la longueur moyenne de circuit magnétique) et H = Β/μΓ θς tant que le matériau travaille avec une courbe B = f(H) approximativement linéaire (cas du transformateur). Donc en maintenant B, constant (pour maintenir la force électromagnétique et la puissance transférée constantes, comme dit précédemment), il faut compenser une augmentation de l'entrefer (et donc une baisse de μΓ,θς) par une hausse de l'intensité I du courant magnétisant, ce qui entraine une dégradation du rendement du transformateur. Si on considère sur le même exemple 13 l'entrefer ε1 des circuits magnétiques à matériau à haute Js, on conclut qu'un entrefer ε1 de 3,5 mm permet de limiter la perméabilité équivalente du premier matériau (ici FeCo) à 0,05 T (voir la formule μΓ,θς ci- dessus), et donc un bruit faible de 43 dB. Si l'entrefer ε1 est ramené à 10 μηι, donc à une valeur égale à celle de ε2, alors le matériau à haute Js FeCo dépasse largement l'induction de 1 T en régime permanent du transformateur, et le bruit du FeCo devient alors prédominant et non satisfaisant (très supérieur à 55 dB), mais peut être admissible pendant la durée de l'effet d'Inrush (soit de quelques fractions de secondes à quelques secondes). would have an intrinsic permeability μ Γ , θς , η 3 ΐ2 = 3760, four times less than previously. Or (according to Ampère's theorem), HL = H (L being the average length of magnetic circuit) and H = Β / μ Γ θς as long as the material works with an approximately linear curve B = f (H) (case of transformer). So by keeping B, constant (to maintain the constant electromagnetic force and transferred power, as said before), it is necessary to compensate for an increase in the gap (and therefore a decrease of μ Γ, θς ) by an increase in the intensity I of the magnetizing current, which leads to a degradation of the efficiency of the transformer. If we consider in the same example 13 the air gap ε1 magnetic circuits high material Js, we conclude that a gap ε1 3.5 mm limits the equivalent permeability of the first material (here FeCo) to 0.05 T (see the formula μ Γ, θς above), and therefore a low noise of 43 dB. If the air gap ε1 is reduced to 10 μηι, thus to a value equal to that of ε2, then the high Js FeCo material greatly exceeds the induction of 1 T in steady state of the transformer, and the noise of the FeCo then becomes predominant. and unsatisfactory (well above 55 dB), but may be eligible for the duration of the Inrush effect (a few fractions of a second to a few seconds).
La règle générale de limitation des effets d'inrush et du bruit est que, comme l'induction de travail B, a une influence dégradante aussi bien sur l'effet d'inrush que sur le bruit de magnétostriction, il est nécessaire de baisser B, pour atténuer ces effets. Mais il faut compenser cette baisse de B, par une hausse de la section magnétique pour conserver ddVdt et la puissance transformée au même niveau.  The general rule of limiting the effects of inrush and noise is that, like the induction of work B, has a degrading influence on both the inrush effect and the magnetostriction noise, it is necessary to lower B to mitigate these effects. But we have to compensate for this drop in B, by increasing the magnetic section to keep ddVdt and the power transformed to the same level.
Le cahier des charges de ce transformateur aéronautique est que le bruit doit être au maximum de 55 dB, au moins hors des périodes pendant lesquelles l'effet d'inrush se fait sentir, et le facteur d'inrush inférieur ou égal à 1 , avec une masse de noyau magnétique la plus faible possible. En outre, la masse totale de matériaux magnétiques ne devrait pas dépasser 6,5 kg environ. On verra que pour que cette dernière condition soit remplie en même temps que les deux autres, il ne faut pas que la section totale de matériau à haute Js par rapport à la section totale de matériaux magnétiques dans le noyau dépasse 50%. Cette condition doit aussi être respectée si on raisonne sur chacun des sous-noyaux internes et externe pris isolément. Pour ne pas alourdir le tableau 4, on y a seulement précisé le rapport des sections totales, mais il doit être entendu que tous les exemples selon l'invention respectent aussi la condition pour chacun de leurs sous- noyaux.  The specification of this aeronautical transformer is that the noise must be at most 55 dB, at least outside the periods during which the inrush effect is felt, and the inrush factor less than or equal to 1, with a magnetic core mass as low as possible. In addition, the total mass of magnetic materials should not exceed about 6.5 kg. It will be seen that in order for this latter condition to be fulfilled at the same time as the other two, the total cross-section of material at high Js with respect to the total section of magnetic materials in the core must not exceed 50%. This condition must also be respected if one reasons on each of the internal and external sub-nuclei taken in isolation. In order not to weigh down Table 4, only the ratio of the total sections has been specified, but it should be understood that all the examples according to the invention also respect the condition for each of their sub-nuclei.
Les exemples du tableau 4 montrent ce qui suit. Ceux notés « ref » sont des exemples de référence, ceux notés « inv » sont des exemples selon l'invention.  The examples in Table 4 show the following. Those denoted "ref" are reference examples, those denoted "inv" are examples according to the invention.
Les exemples 1 à 12, 18,18B, 19 à 21 inclus du tableau 4 sont donc des exemples de référence, et les exemples 13 à 17 inclus, 18C, 22 à 24 inclus sont des exemples selon l'invention qui répondent à tous les critères du cahier des charges tel que définis précédemment.  Examples 1 to 12, 18, 18B, 19 to 21 inclusive of Table 4 are therefore reference examples, and Examples 13 to 17 inclusive, 18C, 22 to 24 inclusive are examples according to the invention which respond to all criteria of the specifications as defined above.
On notera que pour les exemples de référence 1 à 12, on n'a pas prévu d'entrefer dans le deuxième matériau. Pour tous les autres exemples, qu'ils soient de référence ou selon l'invention, on a prévu un entrefer ε2 de 10 μηι dans le deuxième matériau. Pour les exemples 13 à 24, qu'ils soient de référence ou selon l'invention, on a prévu à la fois un entrefer ε2 de 10 μηι dans le deuxième matériau et un entrefer ε1 dans le premier matériau, ε1 pouvant prendre diverses valeurs selon les essais, et ε1 étant différent de ε2, sauf pour l'exemple 24 où ε1 = ε2 = 10 μηι. Il doit être entendu que dans 5 ces exemples, ε1 et ε2 sont les mêmes pour tous les éléments du noyau : les deux sous- noyaux internes et le sous-noyau externe. It will be noted that for the reference examples 1 to 12, no gap was provided in the second material. For all the other examples, whether they are reference or according to the invention, an air gap ε2 of 10 μηι has been provided in the second material. For examples 13 to 24, whether reference or according to the invention, there is provided both an air gap ε2 of 10 μηι in the second material and an air gap ε1 in the first material, ε1 can take various values according to the tests, and ε1 being different from ε2, except for example 24 where ε1 = ε2 = 10 μηι. It should be understood that in these examples, ε1 and ε2 are the same for all elements of the core: the two inner sub-nuclei and the outer sub-core.
Pour calculer les volumes et en déduire les sections des différents matériaux, on a pris comme masses volumiques 7900 kg/m3 pour le FeCo27, 8200 kg/m3 pour le FeCo50V2, 7650 kg/m3 pour le FeSi3, 7350 kg/m3 pour le nanocristallin. To calculate the volumes and deduce the sections of the different materials, the density was 7900 kg / m 3 for FeCo27, 8200 kg / m 3 for FeCo50V2, 7650 kg / m 3 for FeSi3, 7350 kg / m 3 for the nanocrystalline.
10 Les Js des différents matériaux sont de 2,00 T pour le FeCo27, 2,35 T pour le The Js of the different materials are 2.00 T for FeCo27, 2.35 T for
FeCo50V2, 2,03 T pour le FeSi3, 1 ,25 T pour le nanocristallin. FeCo50V2, 2.03 T for FeSi3, 1, 25 T for the nanocrystalline.
Deuxième Premier Régime Masse et section Second Regime Mass and section
matériau matériau permanent  permanent material material
Ex. Matériaux ep2 ep1 P B, Br B, άΦ/dt Bruit Indice Masse asse Masse % poids % Puissance Entrefer 2 + 1 mm mm mm matériau matériau matériau (V) (dB) d'inrush matériau latéria totale de section triphasée matériau  Ex. Materials ep2 ep1 P B, Br B, άΦ / dt Noise Index Mass mass Mass% wt% Power Air gap 2 + 1 mm mm mm material material material (V) (dB) inrush total material latia of three-phase section material
2 2 1 1 (kg) 2 (kg) matériau de (kVA) 2 2 2 1 1 (kg) 2 (kg) material of (kVA) 2
B (T) Br (T) Bu (T) (kg) 1 (à matériau z2 ( xm) haute Js 1 (à B (T) Br (T) Bu (T) (kg) 1 (at material z2 (xm) high Js 1 (at
haute  high
Js)  js)
réf FeCo27 20 0 40 2 0,95 - 231 ,62 105 2,95 0 2,7 2,7 0 0 46,14 0 réf Fe49Co49V2 20 0 40 2 1 ,3 - 231 ,62 115 2,95 0 2,8 2,8 0 0 46,14 0 ref Fe49Co49V2 20 0 53 1 ,5 0,975 - 230,18 96 1 ,63 0 3,7 3,7 0 0 45,85 0 ref Fe49Co49V2 20 0 80 1 0,65 - 231 ,62 75 0,3 0 5,6 5,6 0 0 46,14 0 ref Fe49Co49V2 20 0 265 0,3 0,195 - 230,16 61 -1 ,56 0 18,7 18,7 0 0 45,85 0 réf FeSi3 20 0 53 1 ,5 1 ,05 - 230,18 92 2,02 0 3,5 3,5 0 0 45,85 0 réf FeSi3 20 0 72 1 ,1 0,77 - 229,31 85 0,94 0 4,7 4,7 0 0 45,67 0 réf FeSi3 20 0 176 0,3 0,21 - 229,31 57 -1 ,22 0 19,0 19,0 0 0 45,67 0 réf FeSi3 20 0 72 1 ,1 0 - 229,31 85 0,17 0 4,7 4,7 0 0 45,67 10 ref FeCo27 20 0 40 2 0.95 - 231, 62 105 2.95 0 2.7 2.7 0 0 46.14 0 ref Fe49Co49V2 20 0 40 2 1, 3 - 231, 62 115 2.95 0 2, 8 2.8 0 0 46.14 0 ref Fe49Co49V2 20 0 53 1, 5 0.975 - 230.18 96 1, 63 0 3.7 3.7 0 0 45.85 0 ref Fe49Co49V2 20 0 80 1 0.65 - 231, 62 75 0.3 0 5.6 0.6 0 0 46.14 0 ref Fe49Co49V2 20 0 265 0.3 0.195 - 230.16 61 -1, 56 0 18.7 18.7 0 0 45.85 0 ref FeSi3 20 0 53 1, 5 1, 05 - 230.18 92 2.02 0 3.5 3.5 0 0 45.85 0 ref FeSi3 20 0 72 1, 1 0.77 - 229.31 85 0 , 94 0 4,7 4,7 0 0 45,67 0 ref FeSi3 20 0 176 0,3 0,21 - 229,31 57 -1, 22 0 19,0 19,0 0 0 45,67 0 ref FeSi3 20 0 72 1, 1 0 - 229.31 85 0.17 0 4.7 4.7 0 0 45.67 10
10 Nanocristallin 20 0 72,3 1 ,1 0,055 230,26 40 1 ,01 0 4,6 4,6 0 0 45,87 10 réf cycle couché Nanocrystalline 20 0 72.3 1, 1 0.055 230.26 40 1, 01 0 4.6 4.6 0 0 45.87 10 ref cycle lying down
ou coupé  or cut
1 1 Nanocristallin 20 0 94 0,85 0,0425 231 ,33 40 0,49 0 5,9 5,9 0 0 46,06 10 réf cycle couché  1 1 Nanocrystalline 20 0 94 0.85 0.0425 231, 33 40 0.49 0 5.9 5.9 0 0 46.06 10 ref cycle
ou coupé  or cut
12 Nanocristallin 20 0 79,5 1 0,05 230,18 41 0,8 0 5,0 5,0 0 0 45,85 10 réf cycle couché  12 Nanocrystalline 20 0 79.5 1 0.05 230.18 41 0.8 0 5.0 5.0 0 0 45.85 10 ref cycle
ou coupé  or cut
13 Nanocristallin 20 2 72 1 ,10 0,06 0,05 230,35 43 0,71 0,40 4,6 5,0 8,0 10,8 45,88 10 inv cycle couché  13 Nanocrystalline 20 2 72 1, 10 0.06 0.05 230.35 43 0.71 0.40 4.6 5.0 8.0 10.8 45.88 10 inv cycle lying down
ou coupé +  or cut +
Fe49Co49V2 14 Nanocristallin 20 1 ,7 70 1 ,1 0,055 0,4 229,83 46 0,8 0,33 4,4 4,7 7,0 9,3 45,78 10 cycle couché Fe49Co49V2 14 Nanocrystalline 20 1, 7 70 1, 1 0.055 0.4 229.83 46 0.8 0.33 4.4 4.7 7.0 9.3 45.78 10 cycle lying down
inv inv
ou coupé +  or cut +
FeCo27  FeCo27
15 Nanocristallin 20 5 66,3 1 ,1 0,055 0,4 230,35 49 0,49 0,90 4,2 5,1 17,6 23,6 45,88 10 cycle couché  Nanocrystalline 20 5 66.3 1, 1 0.055 0.4 230.35 49 0.49 0.90 4.2 5.1 17.6 23.6 45.88 10 cycle lying down
inv inv
ou coupé +  or cut +
Fe49Co49V2  Fe49Co49V2
16 Nanocristallin 20 2,1 68,3 1 ,1 0,055 0,6 229,98 48 0,8 0,40 4,3 4,7 8,5 11 ,2 45,81 10 cycle couché  16 Nanocrystalline 20 2.1 68.3 1, 1 0.055 0.6 229.98 48 0.8 0.44 4.3 4.7 8.5 11, 2 45.81 10 cycles lying down
inv inv
ou coupé +  or cut +
Fe49Co49V2  Fe49Co49V2
17 Nanocristallin 20 2,5 66,5 1 ,1 0,055 0,75 229,84 52 0,8 0,46 4,2 4,7 9,8 13,1 45,78 10 cycle couché  17 Nanocrystalline 20 2.5 66.5 1, 1 0.055 0.75 229.84 52 0.8 0.46 4.2 4.7 9.8 13.1 45.78 10 recumbent cycle
inv inv
ou coupé +  or cut +
Fe49Co49V2  Fe49Co49V2
18 Nanocristallin 20 5 60 1 ,1 0,055 0,9 230,18 56 0,69 0,81 3,8 4,6 17,6 23,6 45,85 10 cycle couché  18 Nanocrystalline 20 5 60 1, 1 0.055 0.9 230.18 56 0.69 0.81 3.8 4.6 17.6 23.6 45.85 10 recumbent cycle
réf ref
ou coupé +  or cut +
FeCo18 FeCo18
8B Nanocristallin 20 10 56,7 1 ,1 0,055 0,6 229,83 58 0,29 1 ,44 3,6 5,0 28,8 39 45,78 10 cycle couché 8B Nanocrystalline 20 10 56.7 1, 1 0.055 0.6 229.83 58 0.29 1, 44 3.6 5.0 28.8 39 45.78 10 recumbent cycle
ref ref
ou coupé +  or cut +
FeCo18 FeCo18
8C Nanocristallin 20 10 66 1 ,1 0,055 0,2 229,31 53 0,02 1 ,68 4,2 5,88 28,6 39 45,67 10 cycle couché 8C Nanocrystalline 20 10 66 1, 1 0.055 0.2 229.31 53 0.02 1, 68 4.2 5.88 28.6 39 45.67 10 recumbent cycle
inv inv
ou coupé +  or cut +
FeCo18  FeCo18
19 Nanocristallin 20 20 69 1 ,1 0,055 0,05 229,74 53 -0,62 3,06 4,4 7,4 41 ,4 57,8 45,76 10 cycle couché  19 Nanocrystalline 20 20 69 1, 1 0.055 0.05 229.74 53 -0.62 3.06 4.4 7.4 41, 4 57.8 45.76 10 recumbent cycle
ref ref
ou coupé +  or cut +
Fe49Co49V2  Fe49Co49V2
20 Nanocristallin 20 17 69,5 1 ,1 0,055 0,05 229,90 52 -0,49 2,73 4,4 7,1 38,5 53,3 45,79 10 cycle couché  Nanocrystalline 20 17 69.5 1, 1 0.055 0.05 229.90 52 -0.49 2.73 4.4 7.1 38.5 53.3 45.79 10 recumbent cycle
ref ref
ou coupé +  or cut +
FeCo27  FeCo27
21 Nanocristallin 20 17 69,5 1 ,1 0,055 0,2 229,90 58 -0,35 2,46 4,0 6,4 38,4 53,3 45,78 10 ref cycle couché  21 Nanocrystalline 20 17 69.5 1, 1 0.055 0.2 229.90 58 -0.35 2.46 4.0 6.4 38.4 53.3 45.78 10 ref cycle lying down
ou coupé +  or cut +
FeCo27 FeCo27
2inv Nanocristallin 20 5 71 ,5 1 ,1 0,055 0,05 230,30 47 0,42 0,90 4,5 5,4 16,7 23,6 45,87 10 cycle couché 2inv Nanocrystalline 20 5 71, 5 1, 1 0.055 0.05 230.30 47 0.42 0.90 4.5 5.4 16.7 23.6 45.87 10 cycle lying
ou coupé +  or cut +
FeSi3  FeSi3
23 Nanocristallin 20 5 71 ,5 1 ,1 0,055 0,05 230,30 50 0,42 0,90 4,5 5,4 16,7 23,6 45,87 10 cycle couché  23 Nanocrystalline 20 5 71, 5 1, 1 0.055 0.05 230.30 50 0.42 0.90 4.5 5.4 16.7 23.6 45.87 10 recumbent cycle
inv inv
ou coupé +  or cut +
FeSi3  FeSi3
24 Nanocristallin 20 5 59 1 ,1 0,055 1 230,61 52 0,8 0,74 3,7 4,5 16,4 23,6 45,93 10 cycle couché  24 Nanocrystalline 20 5 59 1, 1 0.055 1 230.61 52 0.8 0.74 3.7 4.5 16.4 23.6 45.93 10 cycles lying down
inv inv
ou coupé +  or cut +
FeSi3  FeSi3
Tableau 4 : Performances des différentes configurations de noyaux testées Table 4: Performances of the different configurations of tested nuclei
Un circuit entièrement nanocristallin (exemples de référence 10 à 12) permet, 5 certes, d'atteindre les exigences du cahier des charges en bruit et en inrush, pour une masse seule de circuit magnétique pouvant descendre à 4,6 kg ce qui serait satisfaisant à première vue. Cependant cette masse n'inclut pas les supports non magnétiques du circuit magnétique, pouvant être réalisés, par exemple, en bois, en teflon ou en aluminium, et qui peuvent constituer une masse de plusieurs centaines de grammes. La solution en nanocristallin seul nécessite forcément d'utiliser un support d'enroulage provisoire ou permanent. Dans le cas où il est permanent, il alourdit la masse du circuit nanocristallin comme on vient de le dire. An entirely nanocrystalline circuit (reference examples 10 to 12) makes it possible, of course, to meet the requirements of the noise and inrush specifications, for a single mass of magnetic circuit that can be as low as 4.6 kg, which would be satisfactory. At first glance. However, this mass does not include non-magnetic media of the magnetic circuit, which can be made, for example, of wood, teflon or aluminum, and which can be a mass of several hundred grams. The nanocrystalline solution alone necessarily requires the use of a temporary or permanent winding support. In the case where it is permanent, it increases the mass of the nanocrystalline circuit as we have just said.
Dans tous les cas (support permanent ou non), ce support doit être réalisé, alors qu'il ne participe de toute façon pas au fonctionnement électrique du transformateur, contrairement aux cas relevant de l'invention. Le coût de la réalisation du support n'est donc pas rentabilisé dans la conception du transformateur, contrairement aux cas de l'invention. Les exemples 10 à 12 ne sont donc pas considérés comme répondant entièrement au cahier des charges de l'invention, et sont classés comme références.  In all cases (permanent support or not), this support must be realized, while it does not participate anyway in the electrical operation of the transformer, contrary to the cases of the invention. The cost of producing the support is therefore not profitable in the design of the transformer, contrary to the cases of the invention. Examples 10 to 12 are therefore not considered to fully meet the specification of the invention, and are classified as references.
Pour préciser ce point important, on peut comparer les exemples 12 de référence To clarify this important point, we can compare the reference examples
(nanocristallin seul) et 17 selon l'invention (noyau composite nanocristallin cycle couché ou coupé + FeCo27). Ces deux exemples sont choisis car ils peuvent être considérés comme étant les plus performants pour leurs choix technologiques respectifs, puisqu'ils ont un même indice d'Inrush. Le bruit émis est plus faible pour la solution 100% nanocristallin (41 dB contre 52 dB pour la solution noyau composite nanocristallin cycle couché ou coupé + FeCo27), mais dans les deux cas le bruit est inférieur au seuil admissible de 55 dB. (Nanocrystalline alone) and 17 according to the invention (nanocrystalline composite core recumbent or cut cycle + FeCo27). These two examples are chosen because they can be considered to be the best performers for their respective technological choices, since they have the same Inrush index. The noise emitted is lower for the 100% nanocrystalline solution (41 dB compared with 52 dB for the nanocrystalline composite core recumbent or cut + FeCo27 solution), but in both cases the noise is below the allowable threshold of 55 dB.
L'exemple 12 utilise une masse de matériau nanocristallin de 5,0 kg, à laquelle il faut rajouter une masse minimale de 200 à 300 g de téflon, aluminium ou inox amagnétique. On a envisagé les deux cas possibles pour cet exemple : support permanent et support non permanent.  Example 12 uses a mass of nanocrystalline material of 5.0 kg, to which must be added a minimum mass of 200 to 300 g of teflon, aluminum or nonmagnetic stainless steel. The two possible cases for this example were considered: permanent support and non-permanent support.
Le tableau 5 cite les opérations successives dans ces trois modes de réalisation, et compare les ordres de grandeur des coûts de chaque étape (de + : peu coûteux à +++ : cher ; 0 : étape absente du mode de réalisation) des solutions dans le cas de réalisation d'un sous-ensemble fonctionnel d'un tore seul (type transformateur monophasé) :  Table 5 lists the successive operations in these three embodiments, and compares the orders of magnitude of the costs of each step (from +: inexpensive to +++: expensive; 0: step absent from the embodiment) solutions in the case of producing a functional sub-assembly of a single torus (single-phase transformer type):
Solution 100% Solution 100% Coût Solution 100% Solution 100% Cost
Coût de Coût de Cost of Cost
Etape n° nanocristallin (n°12), nanocristallin (n°12), de Solution selon l'invention (n°20) Nanocrystalline Step (No. 12), Nanocrystalline (No. 12), Solution According to the Invention (No. 20)
l'étape l'étape support non permanent support permanent l'étape  the stage the step support non permanent permanent support the stage
Réalisation d'un  Realization of a
Réalisation d'un support  Realization of a support
support non- Réalisation d'un support support non Realization of a support
1 permanent de noyau 1 core permanent
permanent de noyau ++ + métallique magnétique FeCo ++ magnétique  core +++ magnetic metal magnetic FeCo ++ permanent
magnétique  magnetic
Enroulage de la bande  Winding the tape
Enroulage de la bande Enroulage de la bande  Wrapping the tape Wrapping the tape
nanocristalline sur le support , amorphe sur un amorphe sur un support  nanocrystalline on the support, amorphous on an amorphous on a support
2 + avec une cale de contraction de + support métallique + métallique extractible  2 + with a contraction wedge of + metal support + extractable metal
nanocristallisation (environ 1 %) extractible (virole) (« virole »)  nanocrystallization (about 1%) extractible (ferrule) ("ferrule")
enlevée en fin d'enroulage Recuit de Recuit de removed at the end of winding Annealing Annealing
nanocristallisation et nanocristallisation et Recuit de nanocristallisation et contraction du ruban + contraction du ruban + contraction sur le support FeCo + amorphe sur la virole amorphe sur la virole  nanocrystallization and nanocrystallization and Annealing of nanocrystallization and contraction of the ribbon + contraction of the ribbon + contraction on the amorphous FeCo + support on the amorphous ferrule on the ferrule
Extraction du noyau Core extraction
Extraction du noyau  Core extraction
nanocristallin de la  nanocrystalline from the
+ nanocristallin de la virole + 0 0 virole  + nanocrystalline ferrule + 0 0 ferrule
Noyau nanocristallin  Nanocrystalline core
Noyau nanocristallin placé  Nanocrystalline core placed
placé sur le support  placed on the support
sur le support permanent  on permanent support
non-permanent avec + + 0 0 avec jeu minimal  non-permanent with + + 0 0 with minimal clearance
jeu minimal  minimal game
Imprégnation de Imprégnation de  Impregnation impregnation of
Imprégnation de l'ensemble l'ensemble « noyau + ++ l'ensemble « noyau + ++ ++  Impregnating the whole set "kernel + ++ the whole" kernel + ++ ++
« noyau + support »  "Core + support"
support » support »  support »support»
Polymérisation de Polymérisation de  Polymerization of Polymerization of
Polymérisation de l'ensemble l'ensemble + l'ensemble + + Polymerization of the whole set + set + +
Extraction du support Extraction of the support
0 0 non adhérent +  0 0 non-adherent +
Découpe en deux C Découpe en deux C égaux  Cut in two C Cut in two C equal
égaux du noyau seul du noyau + support + Découpe en deux C égaux +  equal to the nucleus of the core + support + Cut in two C equal +
++  ++
imprégné imprégné  impregnated impregnated
Surfaçage des faces Surfaçage des faces de Surfaçage des faces de coupe  Surfacing Surfaces Surfacing Face Surfacing Surfaces
+ de coupe des C + coupe des C + des C  + cut C + cut C + C
Assemblage Assemblage mécanique à  Assembly Mechanical assembly at
Assemblage mécanique à mécanique à entrefer entrefer réglé (cale ++ ++  Mechanical mechanical assembly with gap air gap set (hold ++ ++
+++ entrefer réglé (cale éventuelle) réglé (cale éventuelle) éventuelle)  +++ air gap adjusted (possible wedge) set (possible wedge) possible)
Tableau 5 : Comparaison des coûts des solutions 12 (référence) et 17 (invention) Table 5: Comparison of the costs of solutions 12 (reference) and 17 (invention)
Le tableau 5 montre qu'il y a moins d'opérations dans le cas de l'invention, et, de plus, certaines des opérations communes aux diverses solutions sont moins coûteuses dans le cas de l'invention. En effet, lors de la découpe et de l'assemblage des pièces en C en matériau 100% nanocristallin (exemple 12 sans support mécanique permanent), l'absence de support mécanique rigidifiant (cas « sans support permanent ») impose de maintenir les C avec précaution, donc en utilisant des gabarits de serrage adaptés afin de ne pas déformer et abîmer les pièces. Table 5 shows that there are fewer operations in the case of the invention, and, moreover, some of the operations common to the various solutions are less expensive in the case of the invention. Indeed, when cutting and assembling C parts in 100% nanocrystalline material (Example 12 without permanent mechanical support), the lack of rigidifying mechanical support (case "without permanent support") requires maintaining the C with care, so using suitable clamping jigs so as not to deform and damage the parts.
Dans le cas de l'exemple de référence 12 avec support permanent, les précautions sont les mêmes que pour l'invention, mais dans ce cas, on alourdit le noyau final, et le coût du support est ajouté à chaque noyau magnétique produit. Dans le cas de l'exemple 17 selon l'invention, le support FeCo constitue une âme mécanique évitant des déformations mécaniques irréversibles, et est en même temps utilisé fonctionnellement sur le plan électromagnétique et électrique. In the case of the reference example 12 with permanent support, the precautions are the same as for the invention, but in this case, it weighs the final core, and the cost of the support is added to each magnetic core product. In the case of example 17 according to the invention, the support FeCo constitutes a mechanical core avoiding irreversible mechanical deformations, and is at the same time used functionally electromagnetically and electrically.
Au final, par rapport à l'invention, la solution 100% nanocristallin de l'art antérieur (exemple 12) est soit un peu plus coûteuse à cause du plus grand nombre d'opérations et plus lourde à cause de la masse du support (cas du support permanent), soit (cas du support non permanent) de masse égale ou légèrement plus élevée, mais de toute façon nettement plus coûteuse à réaliser. Elle ne constitue donc pas, globalement, une solution satisfaisante aux problèmes que l'invention cherchait à résoudre.  Finally, compared to the invention, the 100% nanocrystalline solution of the prior art (Example 12) is either a little more expensive because of the greater number of operations and heavier because of the mass of the support ( case of permanent support), or (case of non-permanent support) of equal or slightly higher mass, but in any case significantly more expensive to achieve. It does not therefore, globally, a satisfactory solution to the problems that the invention sought to solve.
En revenant au tableau 4, on voit qu'un circuit principalement en nanocristallin avec un circuit supplémentaire en alliage Fe-27% Co dans certaines proportions limitées permet d'atteindre des performances de masse équivalentes, voire légèrement meilleures (masse finale proche de 4,5 kg dans le meilleur cas), tout en respectant également le cahier des charges en inrush et en bruit, si elle est comparée à une solution 100% nanocristallin à support non permanent (voir précédemment). Cet optimum de dimensionnement correspond, dans le cas des exemples selon l'invention, à une proportion en section de FeCo ou FeSi de 9 à 40% environ, et de 7 à 29% en poids environ, par rapport à l'ensemble des matériaux magnétiques du noyau. Cet optimum est également valable au niveau de chacun des sous-noyaux pris isolément.  Returning to Table 4, we see that a mainly nanocrystalline circuit with an additional Fe-27% Co alloy circuit in certain limited proportions makes it possible to achieve equivalent or slightly better mass performances (final mass close to 4, 5 kg in the best case), while also respecting the specifications in inrush and noise, if it is compared to a 100% nanocrystalline solution with non-permanent support (see above). This optimum sizing corresponds, in the case of the examples according to the invention, to a proportion in FeCo or FeSi section of 9 to 40% approximately, and 7 to 29% by weight approximately, with respect to all the materials magnetic core. This optimum is also valid for each of the sub-nuclei taken alone.
En augmentant encore la proportion de FeCo, et donc en alourdissant le circuit magnétique (cas à plus de 30% en poids et à plus de 50% en section de FeCo, exemples 19, 20 et 21 ), on voit que l'effet d'inrush peut être drastiquement réduit jusqu'à un indice négatif. Dans ce cas, le circuit magnétique atteint une masse de l'ordre de 7 kg (pour un indice d'inrush nul). Cette masse peut cependant être considérée comme un peu trop élevée pour que cette solution technique soit pleinement satisfaisante, d'autant que, par ailleurs, le bruit n'est que relativement peu en-dessous du maximum acceptable de 55 dB (exemples 19 et 20) ou est au-dessus de ce maximum acceptable (exemple 21 ). Une masse de l'ordre de 6,5 kg serait en général considérée comme acceptable, mais seulement si, par ailleurs, les conditions sur le bruit et l'inrush sont respectées. Cela explique que l'exemple 21 ne soit pas considéré comme relevant de l'invention.  By further increasing the proportion of FeCo, and thus increasing the magnetic circuit (more than 30% by weight and more than 50% in FeCo section, Examples 19, 20 and 21), it can be seen that the effect of Inrush can be drastically reduced to a negative index. In this case, the magnetic circuit reaches a mass of the order of 7 kg (for a zero inrush index). This mass can, however, be considered a little too high for this technical solution to be fully satisfactory, especially since, moreover, the noise is only relatively below the acceptable maximum of 55 dB (Examples 19 and 20). ) or is above this acceptable maximum (Example 21). A mass of the order of 6.5 kg would generally be considered acceptable, but only if, on the other hand, the conditions on noise and inrush are respected. This explains why Example 21 is not considered to fall within the scope of the invention.
L'utilisation du FeSi-G.O. (acier électrique Fe-3% Si à Grains Orientés), en remplacement du FeCo, dans le cas précédent permet de constater les mêmes résultats en tendance que le cas précédent, mais en alourdissant quelque peu le circuit magnétique si on veut obtenir un indice d'inrush comparable. L'utilisation seule et sans entrefer localisé (c'est-à-dire avec un circuit magnétique non coupé), et à une induction élevée, des matériaux traditionnels des transformateurs embarqués aéronautiques (FeCo27, Fe49Co49V2, FeSi3) conduit à de très faibles masses de circuit magnétique (exemples 1 , 2, 3, 6), mais aussi à un bruit très important (92 à 1 15 dB), nettement supérieur à la limite admissible de 55 dB, et à un effet d'inrush très important (indice d'inrush de 1 ,63 à 2,95) qui entraînera une dégradation de certains composants électroniques sur le réseau de bord. A noter que si on coupait le circuit pour obtenir un entrefer localisé et une très faible rémanence Br, alors l'effet d'inrush serait beaucoup moins important. Mais le bruit resterait aussi fort et le coût de mise en œuvre serait beaucoup plus élevé. The use of FeSi-GO (electric steel Fe-3% Si with Oriented Grains), instead of FeCo, in the previous case allows to observe the same trend results as the previous case, but by adding some weight to the magnetic circuit if you want to get a comparable inrush index. The use alone and without localized air gap (that is to say with an uncut magnetic circuit), and high induction, traditional materials aeronautical embedded transformers (FeCo27, Fe49Co49V2, FeSi3) leads to very low masses magnetic circuit (examples 1, 2, 3, 6), but also to a very large noise (92 to 1 15 dB), well above the allowable limit of 55 dB, and to a very important inrush effect (index from 1.63 to 2.95) which will degrade certain electronic components in the on-board network. Note that if we cut the circuit to obtain a localized air gap and a very low remanence Br, then the effect of inrush would be much less important. But the noise would remain as strong and the cost of implementation would be much higher.
L'utilisation de ces mêmes matériaux cristallins seuls, mais à une induction significativement plus faible, permet de réduire sensiblement l'effet d'inrush et le bruit (exemples n° 4, 5, 7, 8, 9) jusqu'à approcher (bruit) ou atteindre (inrush) les limites admissibles du cahier des charges. Cependant lorsque cette situation est obtenue (exemples n°5 et 8), la masse du circuit magnétique est de l'ordre de 18-19 kg, soit trois fois plus importante que celles des solutions de référence à base de nanocristallin seul et à induction élevée, ou des solutions selon l'invention où le nanocristallin est associé à du FeCo ou du FeSi.  The use of these same crystalline materials alone, but at a significantly lower induction, makes it possible to substantially reduce the inrush effect and the noise (examples 4, 5, 7, 8, 9) until approaching ( noise) or reach (inrush) the permissible limits of the specifications. However, when this situation is obtained (examples 5 and 8), the mass of the magnetic circuit is of the order of 18-19 kg, which is three times greater than that of the reference solutions based on nanocrystalline alone and induction high, or solutions according to the invention wherein the nanocrystalline is associated with FeCo or FeSi.
La figure 3 résume les performances de différentes solutions possibles de circuit magnétique dans un diagramme indice d'inrush-bruit où les masses de transformateur correspondant aux différents points sont également précisées.  FIG. 3 summarizes the performances of different possible solutions of magnetic circuit in an inrush-noise index diagram where the transformer masses corresponding to the different points are also specified.
On y a reporté en pointillés les valeurs maximales de bruit de 55 dB et d'indice d'inrush de 1 exigées par le cahier des charges cité plus haut. On a entouré la zone dans laquelle se trouvent les exemples qui répondent à ces points du cahier des charges et présentent, de plus, une section de matériau à haute Js rapportée à la section totale de matériaux magnétiques de 50% au maximum, et des sections de matériaux à haute Js rapportées aux sections totales des matériaux magnétiques de chaque sous-noyau de 50% au maximum. Ce dernier point, qui fait également partie du cahier des charges, permet, en plus, de garantir que le noyau du transformateur est d'un poids très réduit, de l'ordre de 6,5 kg ou moins.  The maximum noise values of 55 dB and inrush index of 1 required by the specifications mentioned above are shown in dashed lines. Surrounding the area in which are the examples that meet these points of the specification and have, in addition, a section of high material Js referred to the total section of magnetic materials of not more than 50%, and sections of high material Js reported to the total sections of the magnetic materials of each sub-core of 50% maximum. This last point, which is also part of the specifications, allows, in addition, to guarantee that the core of the transformer is of a very reduced weight, of the order of 6.5 kg or less.
Il apparaît clairement que l'invention permet, par l'utilisation d'un circuit nanocristallin combiné avec du FeCo ou du FeSi, de respecter les limitations en bruit et en effet d'inrush en utilisant des circuits magnétiques beaucoup plus légers que les solutions en matériaux cristallins traditionnels (FeSi, FeCo comparables) utilisés seuls. Quant aux solutions utilisant un nanocristallin seul, leurs performances, à masse égale, sont assez comparables à celles de l'invention en termes de bruit et d'indice d'inrush, mais on a vu au tableau 5 que le coût de réalisation de ces solutions était sensiblement supérieur à celui des réalisations selon l'invention. It clearly appears that the invention makes it possible, by the use of a nanocrystalline circuit combined with FeCo or FeSi, to respect the noise and inrush limits by using magnetic circuits that are much lighter than the solutions in question. traditional crystalline materials (FeSi, comparable FeCo) used alone. As for the solutions using a nanocrystalline alone, their performances, with equal mass, are fairly comparable to those of the invention in terms of noise and inrush index, but we saw in Table 5 that the cost of realization of these solutions was substantially higher than that of the embodiments according to the invention.
L'Indice d'inrush est toujours une fonction strictement décroissante de la masse de la culasse magnétique. Mais cette courbe n'est pas linéaire, et elle permet dans le cas de l'exemple analysé de déterminer des solutions de culasse magnétique à assez faible masse (4 à 6,5 kg) pour un indice d'inrush déjà très réduit. De façon différente le bruit dépend non seulement de la masse, mais aussi du choix du/des matériau(x) utilisés (via leurs propriétés magnétostrictives).  The inrush index is always a strictly decreasing function of the mass of the magnetic yoke. But this curve is not linear, and it allows in the case of the analyzed example to determine fairly low mass magnetic core solutions (4 to 6.5 kg) for an already very low inrush index. In a different way the noise depends not only on the mass, but also on the choice of the material (s) used (via their magnetostrictive properties).
II apparaît ainsi clairement que les solutions de l'invention à base de nanocristallin associé à un autre matériau (FeCo ou FeSi notamment) permettent d'associer une faible masse (4 à 6,5 kg), un faible bruit et un faible indice d'inrush, et pour un coût et une complexité de fabrication aussi modérés que possible.  It thus clearly appears that the solutions of the invention based on nanocrystalline associated with another material (FeCo or FeSi in particular) make it possible to combine a low mass (4 to 6.5 kg), a low noise and a low 'inrush, and for a manufacturing cost and complexity as moderate as possible.
Des variantes de l'invention peuvent être envisagées.  Variations of the invention can be envisaged.
On peut employer plusieurs matériaux à haute Js dans le même noyau magnétique, par exemple un alliage Fe-3%Si texturé Goss dans l'enroulement intérieur des sous-noyaux internes et un alliage Fe-50%Co dans l'enroulement extérieur du sous- noyau externe.  Several high Js materials can be used in the same magnetic core, for example a Goss-textured Fe-3% Si alloy in the inner coil of the inner sub-cores and an Fe-50% Co alloy in the outer coil of the sub-core. - external core.
On peut employer plusieurs matériaux à basse magnétostriction dans le même noyau magnétique, tel que, par exemple, un alliage nanocristallin FeCuNbSiB de la composition précisée plus haut, dans l'enroulement intérieur des sous-noyaux internes et un amorphe base cobalt dans l'enroulement extérieur du sous-noyau externe. Il est préférable d'utiliser le même matériau pour les deux sous-noyaux internes. Il est préférable de conserver la règle de conservation du flux magnétique « Js.Section » entre les trois sous-parties concernées par les matériaux à basse magnétostriction. Several low magnetostrictive materials can be used in the same magnetic core, such as, for example, a nanocrystalline FeCuNbSiB alloy of the composition specified above, in the inner coil of the inner sub-cores and an amorphous cobalt base in the coil. outside of the outer sub-core. It is best to use the same material for both inner sub-cores. It is preferable to keep the "J s .Section" magnetic flux conservation rule between the three sub-parts involved in low magnetostriction materials.
Selon l'invention, l'utilisation des matériaux nanocristallins est préconisée par rapport à l'utilisation d'autres types de matériaux à basse magnétostriction.  According to the invention, the use of nanocrystalline materials is recommended with respect to the use of other types of low magnetostriction materials.
En effet les matériaux nanocristallins de composition FeCuNbSiB cités, qui constituent des exemples privilégiés mais pas exclusifs de matériaux utilisables pour la mise en œuvre de l'invention, sont connus pour permettre de régler leur magnétostriction à 0 par un traitement thermique adéquat, tandis que leur aimantation à saturation reste relativement élevée (1 ,25 T), donc propice à ne pas trop alourdir le transformateur (voir les principes de dimensionnement déjà rappelés influant sur d(] /dt et sur l'inrush).  Indeed, the nanocrystalline materials of composition FeCuNbSiB cited, which are preferred but not exclusive examples of materials usable for the implementation of the invention, are known to allow their magnetostriction to be adjusted to 0 by a suitable heat treatment, while their saturation magnetization remains relatively high (1, 25 T), so conducive not to weigh too much on the transformer (see principles of sizing already recalled affecting d () / dt and the inrush).
L'invention ne vaut pas que pour une structure triphasée à deux sous-noyaux mis côte à côte et imbriqués dans un troisième sous-noyau, mais est aussi applicable à un simple noyau magnétique de transformateur monophasé, ou à toute autre imbrication d'un nombre plus élevé de sous-noyaux magnétiques, par exemple dans le cas de transformateurs polyphasés à plus de trois phases. L'homme du métier pourra sans difficultés adapter la conception du transformateur selon l'invention à ce dernier cas. The invention is not valid for a three-phase structure with two sub-cores placed side by side and nested in a third sub-core, but is also applicable to a simple single-phase transformer magnetic core, or any other nesting of a higher number of magnetic sub-cores, for example in the case of polyphase transformers with more than three phases. The skilled person can easily adapt the design of the transformer according to the invention to the latter case.
La découpe du noyau magnétique terminé, formant l'entrefer 17, de façon à mieux remplir la fenêtre de bobinage et donc à réduire la masse/le volume du noyau magnétique, n'est pas indispensable, mais elle est très préférable à la fois pour la raison précédente puisqu'on augmente la densité de puissance, via le remplissage optimal de la fenêtre de bobinage, mais aussi pour baisser l'induction rémanente du circuit magnétique. Un intérêt supplémentaire de la découpe est de pouvoir éventuellement différencier les entrefers ε1 et ε2 des deux matériaux, afin de mieux contrôler le niveau maximum d'aimantation du premier matériau à haute Js et haute magnétostriction.  The cutting of the finished magnetic core, forming the gap 17, so as to better fill the winding window and thus reduce the mass / volume of the magnetic core, is not essential, but it is very preferable both for the previous reason since we increase the power density, via the optimal filling of the winding window, but also to lower the remanent induction of the magnetic circuit. An additional advantage of the cutting is to possibly be able to differentiate the air gaps ε1 and ε2 of the two materials, in order to better control the maximum level of magnetization of the first material with high Js and high magnetostriction.
Le réglage de l'entrefer peut donc être différent entre matériaux à basse magnétostriction et matériaux à haute Js, comme on l'a vu sur la plupart des exemples selon l'invention du tableau 4 et comme représenté sur les figures 1 et 2. Si la magnétostriction est très basse, la déformation cyclique des matériaux sera très faible et le calage de l'entrefer ne propagera et amplifiera que peu de bruit. En revanche pour les matériaux à haute Js, très magnétostrictifs, même pour des faibles inductions de travail en régime permanent (moins de 0,8 T, voire moins de 0,4 T) les vibrations peuvent être encore suffisantes pour générer un bruit supérieur aux exigences les plus fortes. Dans ce cas il peut être préférable d'usiner un léger entrefer, supérieur à celui du matériau à basse magnétostriction, afin que les matériaux à haute Js ne soient pas en contact avec la cale, ce qui permet de réduire l'émission de bruit.  The adjustment of the air gap can therefore be different between low magnetostriction materials and high Js materials, as has been seen in most of the examples according to the invention of Table 4 and as shown in FIGS. 1 and 2. the magnetostriction is very low, the cyclical deformation of the materials will be very weak and the wedging of the air gap will propagate and amplify only little noise. On the other hand, for high Js materials, which are very magnetostrictive, even for low steady-state working inductions (less than 0.8 T or even less than 0.4 T), the vibrations may still be sufficient to generate a noise greater than highest demands. In this case it may be preferable to machine a slight air gap, greater than that of the low magnetostriction material, so that the high Js materials are not in contact with the wedge, which reduces the noise emission.
Si on y voit un intérêt, on peut aussi prévoir des valeurs de ε1 et/ou ε2 différentes pour les diverses parties du noyau, autrement dit. que les entrefers (ε1 , ε2) séparant les deux parties des divers enroulements (1 , 2, 3, 4, 13, 14) ne soient pas tous identiques entre le sous-noyau magnétique interne et le sous-noyau magnétique externe.  If we see an interest, we can also provide different values of ε1 and / or ε2 for the various parts of the core, in other words. that the air gaps (ε1, ε2) separating the two parts of the various windings (1, 2, 3, 4, 13, 14) are not all identical between the internal magnetic sub-core and the external magnetic sub-core.
Le surfaçage des faces de découpe du noyau magnétique n'est pas indispensable, mais il est préférable car il permet un meilleur dimensionnement des performances du transformateur. Cela permet d'accroître les performances d'inrush, et de rendre plus reproductibles les transformateurs lors d'une production industrielle.  The surfacing of the cutting faces of the magnetic core is not essential, but it is preferable because it allows a better sizing of the performance of the transformer. This makes it possible to increase the inrush performance, and to make the transformers more reproducible during an industrial production.
Le calibrage de l'entrefer par une cale n'est pas indispensable mais il est préférable pour régler précisément l'induction rémanente (liée notamment à l'effet d'inrush) et le niveau maximum d'aimantation accessible dans chaque matériau, et rendre les transformateurs plus reproductibles dans une production industrielle. La symétrie de découpe du noyau magnétique n'est pas indispensable. Calibration of the air gap by a shim is not essential but it is preferable to precisely adjust the residual induction (linked in particular to the inrush effect) and the maximum level of magnetization accessible in each material, and to make transformers more reproducible in an industrial production. The symmetry of cutting of the magnetic core is not essential.
En cas de non-découpe, il n'est pas indispensable de coller, imprégner, fixer les différentes parties métalliques de la culasse, plus rigidement et étroitement que ne le permettent les différents enroulages serrés et le/les traitement(s) thermique(s).  In case of non-cutting, it is not essential to glue, impregnate, fix the different metal parts of the cylinder head, more rigidly and tightly than do the different tight windings and the heat treatment (s) (s) ).
Les différents matériaux n'ont pas forcément la même largeur. Par exemple trois bandes d'amorphe nanocristallisable FeCuNbSiB de largeur I chacune peuvent être enroulées autour d'un tore pré-enroulé de sous-noyau interne en FeSi ou FeCo de largeur 31. Cela amène l'avantage d'apporter un même support mécanique d'enroulage pour les bandes FeCuNbSiB qui sont surtout faciles à produire et utiliser lorsque leur largeur est inférieure à 20-25 mm, alors que les besoins pour les noyaux magnétiques de transformateurs embarqués peuvent largement excéder de telles largeurs.  The different materials do not necessarily have the same width. For example, three FeCuNbSiB nanocrystallizable amorphous strips of width I each may be wound around a pre-wound corona of FeSi or FeCo internal sub-core of width 31. This brings the advantage of providing the same mechanical support of winding for FeCuNbSiB strips which are especially easy to produce and use when their width is less than 20-25 mm, whereas the needs for the magnetic cores of embedded transformers can largely exceed such widths.
De façon alternative à la solution précédente, on peut aussi empiler différents noyaux magnétiques avec de mêmes largeurs de matériau, afin d'obtenir aussi au final un macro-tore plus large avant collage, fixage, imprégnation, calage mécanique ou autre, puis découpe, surfaçage puis montage des enroulements préfabriqués.  As an alternative to the previous solution, it is also possible to stack different magnetic cores with the same widths of material, in order to also obtain a larger macro-torus before gluing, fixing, impregnation, mechanical setting or other, and then cutting, surfacing then assembly of prefabricated windings.
Tous les matériaux, ou seulement certains d'entre eux, peuvent être enroulés à l'état amorphe ou écroui ou partiellement cristallisé (selon les cas), ou bien être enroulés à l'état nanocristallisé (FeCuNbSiB), relaxé (amorphes base fer ou base cobalt) ou cristallisé (Fe-80%Ni, FeCo, FeSi, autres matériaux polycristallins).  All materials, or only some of them, can be wound in the amorphous state or hardened or partially crystallized (as appropriate), or be wound in the nanocrystallized state (FeCuNbSiB), relaxed (amorphous iron base or cobalt base) or crystallized (Fe-80% Ni, FeCo, FeSi, other polycrystalline materials).

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Module élémentaire de noyau magnétique de transformateur électrique de type enroulé, caractérisé en ce qu'il est composé d'un premier (1 ; 2) et d'un deuxième (3 ; 4) enroulements superposés, réalisés respectivement en un premier et un deuxième matériau, ledit premier matériau étant un matériau cristallin à aimantation à saturation (Js) supérieure ou égale à 1 ,5 T, de préférence supérieure ou égale à 2,0 T, mieux supérieure ou égale à 2,2 T et pertes magnétiques inférieures à 20 W/kg en ondes sinusoïdales de fréquence 400 Hz, pour une induction maximale de 1 T, de préférence inférieures à 15 W/kg, de préférence inférieures à 10W/kg et ledit deuxième matériau étant un matériau à magnétostriction apparente à saturation (Asat) inférieure ou égale à 5 ppm, de préférence inférieure ou égale à 3 ppm, mieux inférieure ou égale à 1 ppm, et pertes magnétiques inférieures à 20 W/kg en ondes sinusoïdales de fréquence 400 Hz, pour une induction maximale de 1 T, de préférence inférieures à 15 W/kg, de préférence inférieures à 1 0 W/kg, les sections (Si ; S2) du premier enroulement (1 ; 2) et (S3 ; S4) du deuxième enroulement (3 ; 4) étant telles que le rapport (Si/(Si + S3) ; S2/(S2 + S4)) de chaque section de premier matériau à haute aimantation à saturation (Js) comparativement à la section de l'ensemble des deux matériaux du module élémentaire est compris entre 2 et 50%, de préférence entre 4 et 40%. 1. - Elementary module of magnetic core of wound type electric transformer, characterized in that it is composed of a first (1; 2) and a second (3; 4) superimposed windings, respectively made in a first and a second material, said first material being a crystalline material with saturation magnetization (Js) greater than or equal to 1.5 T, preferably greater than or equal to 2.0 T, better still greater than or equal to 2.2 T and lower magnetic losses at 20 W / kg in sinusoidal waves of frequency 400 Hz, for a maximum induction of 1 T, preferably less than 15 W / kg, preferably less than 10 W / kg and said second material being a material with apparent magnetostriction at saturation ( A sat ) less than or equal to 5 ppm, preferably less than or equal to 3 ppm, better less than or equal to 1 ppm, and magnetic losses less than 20 W / kg in sinusoidal waves of frequency 400 Hz, p for a maximum induction of 1 T, preferably less than 15 W / kg, preferably less than 10 W / kg, the sections (Si; S 2 ) of the first winding (1; 2) and (S 3 ; S 4 ) of the second winding (3; 4) being such that the ratio (Si / (Si + S 3 ); S 2 / (S 2 + S 4 )) of each section of first material with high saturation magnetization (Js) compared to the section of the set of two materials of the elementary module is between 2 and 50%, preferably between 4 and 40%.
2. - Module élémentaire selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit premier matériau est choisi parmi les alliages Fe-3% Si à grains orientés, les alliages Fe-6,5% Si, les alliages Fe-15 à 55% au total de Co, V, Ta, Cr, Si, Al, Mn, Mo, Ni, W texturés ou non, le fer doux et les aciers et alliages ferreux constitués d'au moins 90% de Fe et présentant Hc < 500 A/m, les inox ferritiques Fe-Cr à 5 à 22% Cr, 0 à 10% au total de Mo, Mn, Nb, Si, Al, V et à plus de 60% de Fe, les aciers électriques Fe-Si-AI non orientés, les alliages Fe-Ni à 40 à 60% de Ni avec au plus 5% d'additions totales d'autres éléments, les amorphes magnétiques base Fe à 5 à 25% au total de B, C, Si, P et plus de 60% de Fe, 0 à 20% de Ni + Co et 0 à 1 0% d'autres éléments, toutes ces teneurs étant données en pourcentages pondéraux.  2. - elementary module according to claim 1, characterized in that said first material is selected from oriented grain oriented Fe-3% Si alloys, Fe-6.5% Si alloys, Fe-15 alloys at 55% by weight. total Co, V, Ta, Cr, Si, Al, Mn, Mo, Ni, W whether textured or not, soft iron and ferrous steels and alloys consisting of at least 90% Fe and having Hc <500 A / m, Ferritic stainless Fe-Cr 5-22% Cr, 0-10% total Mo, Mn, Nb, Si, Al, V and more than 60% Fe, electric steels Fe-Si-AI undirected, Fe-Ni alloys at 40 to 60% Ni with at most 5% total additions of other elements, Fe-based magnetic amorphous at 5 to 25% total of B, C, Si, P and more than 60% of Fe, 0 to 20% of Ni + Co and 0 to 10% of other elements, all these contents being given in percentages by weight.
3. - Module élémentaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit deuxième matériau est choisi parmi des alliages Fe-75 à 82% Ni - 2 à 8% (Mo, Cu, Cr, V), des alliages amorphes base cobalt, et des alliages nanocristallins FeCuNbSiB.  3. - elementary module according to claim 1 or 2, characterized in that said second material is selected from alloys Fe-75 to 82% Ni - 2 to 8% (Mo, Cu, Cr, V), amorphous alloys base cobalt, and FeCuNbSiB nanocrystalline alloys.
4. - Module élémentaire selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit deuxième matériau est un alliage nanocristallin de composition :  4. - elementary module according to claim 3, characterized in that said second material is a nanocrystalline alloy of composition:
[Fe1.aNia]10o-x-y-z-a^-TCuxSiyBzNbaM'pM"Y [Fe 1 . a Ni] 10 oxyza ^ - T Cu x Si y B z Nb a M p M "Y
avec a < 0,3 ; 0,3 < x < 3 ; 3 < y < 17, 5 < z < 20, 0 < a < 6, 0 < β < 7, 0 < γ < 8, M' étant l'un au moins des éléments V, Cr, Al et Zn, M" étant l'un au moins des éléments C, Ge, P, Ga, Sb, In et Be.  with a <0.3; 0.3 <x <3; 3 <y <17, 5 <z <20, 0 <a <6, 0 <β <7, 0 <γ <8, M 'being at least one of the elements V, Cr, Al and Zn, M " being at least one of the elements C, Ge, P, Ga, Sb, In and Be.
5. Module élémentaire selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un entrefer (17) le divisant en deux parties. 5. Elementary module according to one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a gap (17) dividing it into two parts.
6. - Module élémentaire selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'entrefer (ε1 ) séparant les deux parties des premiers enroulements (1 ; 2) est différent de l'entrefer (ε2) séparant les deux parties des deuxièmes enroulements (3 ; 4). 6. - Elementary module according to claim 5, characterized in that the air gap (ε1) separating the two parts of the first windings (1; 2) is different from the air gap (ε2) separating the two parts of the second windings (3). 4).
7. - Module élémentaire selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que lesdites deux parties sont symétriques.  7. - elementary module according to claim 5 or 6, characterized in that said two parts are symmetrical.
8. - Noyau magnétique de transformateur électrique monophasé, caractérisé en ce qu'il est constitué par un module élémentaire selon l'une des revendications 1 à 7.  8. - Magnetic core of single-phase electrical transformer, characterized in that it consists of an elementary module according to one of claims 1 to 7.
9. - Transformateur électrique monophasé, comportant un noyau magnétique et des bobinages primaire et secondaire, caractérisé en ce que le noyau magnétique est du type selon l'une des revendications 1 à 8.  9. - Single-phase electrical transformer, comprising a magnetic core and primary and secondary windings, characterized in that the magnetic core is of the type according to one of claims 1 to 8.
10. - Noyau magnétique de transformateur électrique triphasé, caractérisé en ce qu'il comporte :  10. Magnetic core of three-phase electrical transformer, characterized in that it comprises:
- un sous-noyau magnétique interne composé de deux modules élémentaires selon l'une des revendications 1 à 6 accolés ;  an internal magnetic sub-core composed of two elementary modules according to one of the claims 1 to 6 contiguous;
- et un sous-noyau magnétique externe composé de deux enroulements supplémentaires superposés (13, 17), disposés dans cet ordre autour du sous-noyau magnétique interne :  and an external magnetic sub-core composed of two superposed additional windings (13, 17) arranged in this order around the internal magnetic sub-core:
un premier enroulement (13) réalisé à partir d'une bande d'un matériau à faibles pertes magnétiques de moins de 20 W/kg en ondes sinusoïdales de fréquence 400Hz, pour une induction maximale de 1 T, de préférence inférieures à 15 W/kg, de préférence inférieures à 1 0 W/kg, et à magnétostriction apparente à saturation (Asat) inférieure ou égale à 5 ppm, de préférence inférieure ou égale à 3 ppm, mieux inférieure ou égale à 1 ppm ; a first winding (13) made from a strip of material with low magnetic losses less than 20 W / kg sine wave frequency of 400 Hz for a maximum magnetic flux of 1 T, preferably less than 15 W / kg, preferably less than 10 W / kg, and with apparent magnetostriction at saturation (A sat ) of less than or equal to 5 ppm, preferably less than or equal to 3 ppm, better still less than or equal to 1 ppm;
un deuxième enroulement (14) réalisé à partir d'une bande d'un matériau à haute aimantation à saturation (Js) supérieure ou égale à 1 ,5 T, de préférence supérieure ou égale à 2,0 T, mieux supérieure ou égale à 2,2 T, et faibles pertes magnétiques de moins de 20 W/kg en ondes sinusoïdales de fréquence 400Hz, pour une induction maximale de 1 T, de préférence inférieures à 1 5 W/kg, de préférence inférieures à 10 W/kg ; a second winding (14) made from a strip of high saturation magnetization material (Js) greater than or equal to 1, T 5, preferably greater than or equal to 2.0 T, preferably greater than or equal at 2.2 T, and low magnetic losses of less than 20 W / kg in sinusoidal waves of frequency 400 Hz, for a maximum induction of 1 T, preferably less than 1 W / kg, preferably less than 10 W / kg ;
la section (Si3) du premier enroulement (13) du sous-noyau magnétique externe et la section (Si4) du deuxième enroulement (14) du sous-noyau magnétique externe étant telles que le rapport (Si4/(Si3 + SH)) de la section du matériau à haute aimantation à saturation et de la section de l'ensemble des deux matériaux du sous-noyau magnétique externe est comprise entre 2 et 50%, de préférence entre 4 et 40% et la section de matériau à haute aimantation à saturation (Js) dans l'ensemble du noyau, en termes de rapports de sections, par rapport au total des sections des deux types de matériaux dans l'ensemble du noyau ( étantthe section (Si 3 ) of the first winding (13) of the outer magnetic sub-core and the section (Si 4 ) of the second winding (14) of the outer magnetic sub-core being such that the ratio (Si 4 / (Si 3 + SH)) of the section of the high saturation magnetization material and the section of the set of two materials of the external magnetic sub-core is between 2 and 50%, preferably between 4 and 40% and the material section high saturation magnetization (Js) in the whole nucleus, in terms of section ratios, relative to the total of the sections of the two types of materials in the whole nucleus ( being
^4  ^ 4
comprise entre 2 et 50%, de préférence entre 4 et 40%. between 2 and 50%, preferably between 4 and 40%.
1 1 . - Noyau magnétique de transformateur électrique triphasé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit premier enroulement (13) du sous-noyau magnétique externe est en un matériau choisi parmi des alliages Fe-75 à 82% Ni - 2 à 8% (Mo, Cu, Cr, V), des alliages amorphes base cobalt, et des alliages nanocristallins FeCuNbSiB. 1 1. Three-phase magnetic transformer magnetic core according to claim 10, characterized in that said first winding (13) of the external magnetic sub-core is in one material selected from Fe-75 82% Ni - 2 to 8% alloys (Mo, Cu, Cr, V), amorphous cobalt base alloys, and FeCuNbSiB nanocrystalline alloys.
12.- Noyau magnétique de transformateur électrique triphasé selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que ledit premier enroulement (13) du sous-noyau magnétique externe est en un alliage nanocristallin de composition :  12. Magnetic core of three-phase electrical transformer according to claim 1 1, characterized in that said first winding (13) of the outer magnetic sub-core is a nanocrystalline alloy of composition:
[Fei-aNialioo-x-y-z-a-p-^UxSiyBzNbaM^M^  [ANialioo Fei-x-y-z-a-p ^ ^ M ^ UxSiyBzNbaM
avec a < 0,3 ; 0,3 < x < 3 ; 3 < y < 1 7, 5 < z < 20, 0 < a < 6, 0 < β < 7, 0 < γ < 8, M' étant l'un au moins des éléments V, Cr, Al et Zn, M" étant l'un au moins des éléments C, Ge, P, Ga, Sb, In et Be.  with a <0.3; 0.3 <x <3; 3 <y <1 7, 5 <z <20, 0 <a <6, 0 <β <7, 0 <γ <8, M 'being at least one of the elements V, Cr, Al and Zn, M "being at least one of the elements C, Ge, P, Ga, Sb, In and Be.
13.- Noyau magnétique de transformateur électrique triphasé selon l'une des revendication 13. Magnetic core of three-phase electrical transformer according to one of the claims
1 0 à 12, caractérisé en ce que ledit deuxième enroulement (14) du sous-noyau magnétique externe est en un matériau choisi parmi les alliages Fe-3%Si à grains orientés, les alliages Fe- 6,5%Si, les alliages Fe-1 5 à 50% au total de Co, V, Ta, Cr, Si, Al, Mn, Mo, Ni, W texturés ou non, le fer doux et les aciers et alliages ferreux constitués d'au moins 90% de Fe et présentant Hc < 500 A/m , les inox ferritiques Fe-Cr à 5 à 22% Cr, 0 à 1 0% au total de Mo, Mn, Nb, Si, Al, V et à plus de 60% Fe, les aciers électriques Fe-Si-AI non orientés, les alliages Fe-Ni à 40 à 60% Ni avec au plus 5% d'additions totales d'autres éléments, les amorphes magnétiques base Fe à 5 à 25% au total de B, C, Si, P et plus de 60% Fe, 0 à 20% de Ni + Co et 0 à 1 0% d'autres éléments. 1 0 to 12, characterized in that said second winding (14) of the outer magnetic sub-core is made of a material selected from grain-oriented Fe-3% Si alloys, Fe-6.5% Si alloys, alloys Fe-1 5 to 50% in total Co, V, Ta, Cr, Si, Al, Mn, Mo, Ni, W textured or not, soft iron and steels and ferrous alloys made of at least 90% of Fe and having Hc <500 A / m, ferritic stainless Fe-Cr at 5 to 22% Cr, 0 to 10% in total of Mo, Mn, Nb, Si, Al, V and more than 60% Fe, unoriented Fe-Si-Al electric steels, Fe-Ni alloys at 40 to 60% Ni with at most 5% total additions of other elements, Fe-based magnetic amorphous at 5 to 25% total of B , C, Si, P and more than 60% Fe, 0 to 20% Ni + Co and 0 to 10% other elements.
14. - Noyau magnétique selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte un entrefer (1 7) le divisant en deux parties.  14. - Magnetic core according to one of claims 10 to 13, characterized in that it comprises a gap (1 7) dividing it into two parts.
1 5. - Noyau magnétique selon la revendication 1 4, caractérisé en ce que l'entrefer (ε1 ) séparant les deux parties des premiers enroulements (1 ; 2) du sous-noyau magnétique interne et les deux parties du deuxième enroulement (14) du sous-noyau magnétique externe est différent de l'entrefer (ε2) séparant les deux parties des deuxièmes enroulements (3 ; 4) du sous-noyau magnétique interne et les deux parties du premier enroulement (13) du sous-noyau magnétique externe.  5. Magnetic core according to claim 1, characterized in that the gap (ε1) separating the two parts of the first windings (1; 2) from the inner magnetic sub-core and the two parts of the second winding (14). the external magnetic sub-core is different from the gap (ε2) between the two parts of the second windings (3; 4) of the inner magnetic sub-core and the two parts of the first winding (13) of the outer magnetic sub-core.
1 6. - Noyau magnétique selon la revendication 14 ou 15 caractérisé en ce que les divers entrefers (ε1 , ε2) séparant les deux parties des divers enroulements (1 , 2, 3, 4, 1 3, 14) ne sont pas tous identiques entre le sous-noyau magnétique interne et le sous-noyau magnétique externe.  6. A magnetic core according to claim 14 or 15 characterized in that the various air gaps (ε1, ε2) separating the two parts of the various windings (1, 2, 3, 4, 1 3, 14) are not all identical. between the inner magnetic sub-core and the outer magnetic sub-core.
1 7.- Noyau magnétique selon l'une des revendications 1 0 à 1 6, caractérisé en ce que le rapport entre la section (S13) du premier enroulement (13) du sous-noyau magnétique externe et la section (S3 ; S4) de chacun des deuxièmes enroulements (3, 4) du sous-noyau magnétique interne est compris entre 0,8 et 1 ,2. 7. Magnetic core according to one of claims 1 0 to 1 6, characterized in that the ratio between the section (S 13 ) of the first winding (13) of the external magnetic sub-core and the section (S 3 ; S 4 ) of each of the second windings (3, 4) of the inner magnetic sub-core is between 0.8 and 1, 2.
1 8. - Noyau magnétique selon l'une des revendications 1 0 à 1 7, caractérisé en ce que le rapport entre la section (S ) du deuxième enroulement (14) du sous-noyau magnétique externe et la section (S! ; S2) de chacun des premiers enroulements (1 , 2) du sous-noyau magnétique interne est compris entre 0,3 et 3. 8. Magnetic core according to one of claims 1 0 to 1 7, characterized in that the ratio between the section (S) of the second winding (14) of the external magnetic sub-core and the section (S!; S 2 ) of each of the first windings (1, 2) of the inner magnetic sub-core is between 0.3 and 3.
1 9. - Noyau magnétique selon l'une des revendications 14 à 1 8, caractérisé en ce que lesdites deux parties sont symétriques. 9. Magnetic core according to one of claims 14 to 18, characterized in that said two parts are symmetrical.
20. - Transformateur électrique triphasé, comportant un noyau magnétique et des bobinages primaire(s) et secondaire(s), caractérisé en ce que le noyau magnétique est du type selon l'une des revendications 10 à 1 9. 20. Three-phase electrical transformer, comprising a magnetic core and primary and secondary windings, characterized in that the magnetic core is of the type according to one of claims 10 to 19.
21 . - Procédé de fabrication d'un noyau de transformateur électrique monophasé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :  21. - A method of manufacturing a single-phase electrical transformer core according to claim 8, characterized in that it comprises the following steps:
- on fabrique un support métallique magnétique sous forme d'un premier enroulement (1 ) réalisé en un premier matériau, ledit premier matériau étant un matériau cristallin à aimantation à saturation (Js) supérieure ou égale à 1 ,5 T, de préférence supérieure ou égale à 2,0 T, mieux supérieure ou égale à 2,2 T et faibles pertes magnétiques de moins de 20 W/kg à une fréquence de 400 Hz en ondes sinusoïdales, pour une induction maximale de 1 T ;  a magnetic metal support is manufactured in the form of a first winding (1) made of a first material, said first material being a crystalline material having a saturation magnetization (Js) of greater than or equal to 1.5 T, preferably greater than or equal to equal to 2.0 T better than or equal to 2.2 T and low magnetic losses of less than 20 W / kg at a frequency of 400 Hz in sinusoidal waves, for a maximum induction of 1 T;
- on enroule sur ledit support métallique un deuxième enroulement (3) réalisé en un matériau ayant, ou étant destiné à avoir après un recuit de nanocristallisation, une magnétostriction apparente à saturation (Asat) inférieure ou égale à 5 ppm, de préférence inférieure ou égale à 3 ppm, mieux inférieure ou égale à 1 ppm et pertes magnétiques inférieures à 20 W/kg en ondes sinusoïdales de fréquence 400 Hz, pour une induction maximale de 1 T, de préférence inférieures à 15 W/kg, de préférence inférieures à 10 W/kg et 2 à 50% en proportion de section de matériau à haute aimantation à saturation ; a second winding (3) made of a material having, or being intended to have, after a nanocrystallization annealing, an apparent saturation magnetostriction (A sat ) of less than or equal to 5 ppm, preferably less than or equal to 5 ppm, is wound on said metal support; equal to 3 ppm, better less than or equal to 1 ppm and magnetic losses less than 20 W / kg in sinusoidal waves of frequency 400 Hz, for a maximum induction of 1 T, preferably less than 15 W / kg, preferably less than 10 W / kg and 2 to 50% in proportion of section of high saturation magnetization material;
- on réalise, éventuellement, un recuit de nanocristallisation et de contraction dudit deuxième enroulement (3) sur ledit support ;  - An annealing of nanocrystallization and contraction of said second winding (3) is carried out on said support;
- et on solidarise les deux enroulements (1 , 3), par exemple par frettage, ou par collage, ou par imprégnation par une résine et polymérisation de ladite résine.  - And the two windings (1, 3) are secured, for example by shrinking, or by bonding, or by impregnation with a resin and polymerization of said resin.
22. - Procédé de fabrication d'un noyau de transformateur électrique triphasé selon la revendication 1 0, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :  22. - A method of manufacturing a three-phase electrical transformer core according to claim 1 0, characterized in that it comprises the following steps:
- on réalise un sous-noyau magnétique interne composé de deux modules élémentaires, chaque module élémentaire étant réalisé de la façon suivante :  an internal magnetic sub-core composed of two elementary modules is produced, each elementary module being produced as follows:
• on fabrique un support métallique magnétique sous forme d'un premier enroulement (1 ; 2) réalisé en un premier matériau, ledit premier matériau étant un matériau cristallin à haute aimantation à saturation (Js) supérieure ou égale à 1 ,5 T, de préférence supérieure ou égale à 2,0 T, mieux supérieure ou égale à 2,2 T et faibles pertes magnétiques de moins de 20 W/kg en ondes sinusoïdales de fréquence 400 Hz, pour une induction maximale de 1 T ;  A magnetic metal support is produced in the form of a first winding (1; 2) made of a first material, said first material being a crystalline material with a high saturation magnetization (Js) greater than or equal to 1.5 T, preferably greater than or equal to 2.0 T, better than or equal to 2.2 T and low magnetic losses of less than 20 W / kg in sinusoidal waves of frequency 400 Hz, for a maximum induction of 1 T;
• on enroule sur ledit support métallique un deuxième enroulement (3 ; 4) réalisé en un matériau ayant, ou étant destiné à avoir après un recuit de nanocristallisation, une magnétostriction apparente à saturation (Asat) inférieure ou égale à 5 ppm, de préférence inférieure ou égale à 3 ppm, mieux inférieure ou égale à 1 ppm et pertes magnétiques inférieures à 20 W/kg en ondes sinusoïdales de fréquence 400 Hz, pour une induction maximale de 1 T, de préférence inférieures à 15 W/kg, de préférence inférieures à 10 W/kg, le rapport de la section de matériau à haute aimantation à saturation (Js) par rapport au total des sections des matériaux des premier (1 ; 2) et deuxième (3 ; 4) enroulements étant de 2 à 50%, de préférence de 4 à 40%,; A second winding (3; 4) made of a material having, or being intended to have, after a nanocrystallization annealing, an apparent saturation magnetostriction (A sat ) of less than or equal to 5 ppm, preferably a second winding (3; less than or equal to 3 ppm, more preferably less than or equal to 1 ppm and magnetic losses of less than 20 W / kg in sinusoidal waves of frequency 400 Hz, for a maximum induction of 1 T, preferably less than 15 W / kg, preferably less than 10 W / kg, the ratio of the section of high saturation magnetization material (Js) to the total of the material sections of the materials. first (1; 2) and second (3; 4) windings being 2 to 50%, preferably 4 to 40%;
• on réalise, éventuellement, un recuit de nanocristallisation et de contraction dudit deuxième enroulement (3 ; 4) sur ledit support ;  Optionally annealing of nanocrystallization and contraction of said second winding (3; 4) on said support;
- on accole lesdits modules élémentaires suivant un de leurs côtés, pour constituer ledit sous-noyau magnétique interne ;  said elementary modules are joined along one of their sides to form said internal magnetic sub-core;
- on réalise un sous-noyau magnétique externe de la façon suivante :  an external magnetic sub-core is produced as follows:
• on dispose autour du sous-noyau magnétique interne un troisième enroulement (13) formé à partir d'une bande de matériau ayant, ou étant destiné à avoir après un recuit de nanocristallisation, une magnétostriction apparente à saturation (Asat) inférieure ou égale à 5 ppm, de préférence inférieure ou égale à 3 ppm, mieux inférieure ou égale à 1 ppm et pertes magnétiques inférieures à 20 W/kg en ondes sinusoïdales de fréquence 400Hz, pour une induction maximale de 1 T, de préférence inférieures à 15 W/kg, de préférence inférieures à 10 W/kg ; A third winding (13) formed around a strip of material having, or intended to have, after a nanocrystallization annealing, an apparent saturation magnetostriction (A sat ) of less than or equal to at 5 ppm, preferably less than or equal to 3 ppm, better than or equal to 1 ppm and magnetic losses of less than 20 W / kg in sinusoidal waves of frequency 400 Hz, for a maximum induction of 1 T, preferably less than 15 W kg, preferably less than 10 W / kg;
· on réalise, éventuellement, un recuit de nanocristallisation et de contraction dudit troisième enroulement (13) sur le sous-noyau magnétique interne ; · Nanocrystallization annealing and contraction of said third winding (13) is optionally performed on the inner magnetic sub-core;
• on dispose autour dudit troisième enroulement (13) un quatrième enroulement (14) en un matériau à aimantation à saturation (Js) supérieure ou égale à 1 ,5 T, de préférence supérieure ou égale à 2,0 T, mieux supérieure ou égale à 2,2 T et faibles pertes magnétiques de moins de 20 W/kg à 400Hz ondes sinusoïdales, pour une induction maximale de 1 T, le rapport de la section de matériau à haute aimantation à saturation (Js) par rapport au total des sections des matériaux des troisième (13) et quatrième (14) enroulements étant de 2 à 50%, de préférence de 4 à 40%, et la proportion de matériau à haute aimantation à saturation (Js) dans l'ensemble du noyau, en termes de rapports de sections, par rapport au total des sections des deux types de matériaux, étant comprise entre 2 et 50%, de préférence entre 4 et 40% ; A fourth winding (14) is placed around said third winding (13) in a saturation magnetization material (Js) greater than or equal to 1.5 T, preferably greater than or equal to 2.0 T, better than or equal to at 2.2 T and low magnetic losses from less than 20 W / kg at 400Hz sine waves, for a maximum induction of 1 T, the ratio of the section of high saturation magnetization (Js) material to the total of the sections materials of the third (13) and fourth (14) windings being 2 to 50%, preferably 4 to 40%, and the proportion of high saturation magnetizing material (Js) throughout the core, in terms of section ratios, in relation to the total of the sections of the two types of materials, being between 2 and 50%, preferably between 4 and 40%;
• et on solidarise lesdits enroulements (1 , 2, 3, 4, 13, 14), par exemple par frettage, ou par collage, ou par imprégnation par une résine et polymérisation de ladite résine.  And said windings (1, 2, 3, 4, 13, 14) are secured, for example by shrinking, or by gluing, or by impregnation with a resin and polymerization of said resin.
23.- Procédé selon la revendication 21 ou 22, caractérisé en ce que ledit noyau magnétique de transformateur est découpé de façon à former deux noyaux élémentaires, lesdits noyaux élémentaires étant ensuite destinés à être réassemblés de façon à définir entre eux un entrefer (17).  23.- Method according to claim 21 or 22, characterized in that said transformer magnetic core is cut to form two elementary cores, said elementary cores then being intended to be reassembled so as to define between them a gap (17) .
24.- Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que les deux noyaux élémentaires sont symétriques.  24. The method of claim 23, characterized in that the two elementary nuclei are symmetrical.
25.- Procédé selon la revendication 23 ou 24, caractérisé en ce que les surfaces des noyaux élémentaires destinées à définir l'entrefer (17) sont façonnées et surfacées avant que les noyaux élémentaires soient réassemblés. 25. The method of claim 23 or 24, characterized in that the surfaces of the elementary cores for defining the air gap (17) are shaped and surfaced before the elementary cores are reassembled.
26.- Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce qu'on réalise le façonnage et le surfaçage de façon à ce que les surfaces destinées à définir l'entrefer (17) séparant les premiers enroulements (1 ; 2) des deux noyaux élémentaires définissent un entrefer (ε1 ) différent de l'entrefer (ε2) séparant les deuxièmes enroulements (3 ; 4) des deux noyaux élémentaires. 26.- Process according to claim 25, characterized in that the shaping and surfacing is carried out so that the surfaces intended to define the air gap (17) separating the first windings (1; 2) of the two elementary cores define an air gap (ε1) different from the gap (ε2) between the second windings (3; 4) of the two elementary cores.
27.- Procédé selon l'une des revendications 23 à 25, caractérisé en ce que les deux noyaux élémentaires sont réassemblés par frettage au moyen d'un matériau cristallin à aimantation à saturation (Js) supérieure ou égale à 1 ,5 T, de préférence supérieure ou égale à 2,0 T, mieux supérieure ou égale à 2,2 T et faibles pertes magnétiques de moins de 20 W/kg en ondes sinusoïdales de fréquence 400 Hz, pour une induction maximale de 1 T.  27. The process as claimed in one of claims 23 to 25, characterized in that the two elementary cores are reassembled by shrinking by means of a crystalline material with saturation magnetization (Js) greater than or equal to 1.5 T, preferably greater than or equal to 2.0 T, better than or equal to 2.2 T and low magnetic losses of less than 20 W / kg in sinusoidal waves of frequency 400 Hz, for a maximum induction of 1 T.
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