FR2591795A1 - Procede de realisation de circuits magnetiques avec entrefer ajustable et circuits magnetiques ainsi obtenus - Google Patents

Abstract

Le circuit magnétique est formé à partir d'éléments de circuit magnétique 10, 21 ; 10, 22 formant des entrefers élémentaires respectifs e1 + e2, e1 + e'2 ayant au moins deux valeurs différentes ; les éléments de circuit magnétique sont sélectionnés pour obtenir un entrefer électrotechniquement équivalent à un entrefer désiré par combinaison d'entrefers élémentaires différents ; et les éléments de circuits sélectionnés sont assemblés. On peut de la sorte réaliser des circuits magnétiques pour fabriquer des selfs d'impédance ajustable. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

Procédé de réalisation de circuits magnétiques avec entrefer ajustable et

circuits magnétiques ainsi obtenus La présente invention concerne les circuits magnétiques à entrefer ajustable pour la réalisation de selfs ou de

transformateurs.

Les calculs montrent que l'inductance d'une self dépend fortement de la largeur de l'entrefer. En effet, la plus simple des formules donnant la valeur L de l'inductance est de la forme L = N2/R, dans laquelle N est le nombre de spires et R la somme des réluctances le long du trajet du flux. La réluctance, ou résistance magnétique est, quant à elle, de la forme 1/ s, dans laquelle 1 représente la longueur de l'élément de circuit (fer ou air) dans le sens des lignes de flux, s la section du circuit et la perméabilité magnétique. Or, dans des selfs telles que, en particulier, celles utilisées pour la stabilisation de lampes à décharge, on constate que la réluctance du circuit magnétique (trajet dans le fer) ne représente que 2 à 5 % de la réluctance de

l'entrefer (trajet dans l'air).

Ainsi, l'inductance d'une self peut être modifiée dans une assez grande mesure par action seulement sur la valeur de l'entrefer. Dans le cas par exemple de la fabrication d'une série de selfs pour stabiliser le fonctionnement de lampes à décharge de puissances variées, à chaque puissance doit correspondre une inductance particulière. Si l'on désire réaliser une telle série de selfs de la façon la plus économique sur le plan des matériaux, on peut penser utiliser des circuits magnétiques de mêmes dimensions et faire varier l'entrefer. Idéalement, il convendrait même que l'entrefer soit variable de façon continue non seulement pour obtenir différentes valeurs d'inductance prédéterminées, mais aussi pour compenser les tolérances sur les autres paramètres influant sur la valeur de l'inductance, à savoir notamment le nombre de spires, la perméabilité des matériaux magnétiques et la

section de passage du flux.

Il existe dans l'art électrotechnique de nombreux exemples de réalisation d'inductances à entrefer ajustable. D'une

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façon générale, il est prévu qu'une partie du circuit magnétique puisse se déplacer par rapport à une partie de circuit complémentaire. L'entrefer est ajusté en mesurant en permanence le courant traversant l'enroulement sous l'effet d'une tension d'alimentation constante. Quand ce courant a atteint une valeur de consigne prédéterminée, les deux parties du circuit magnétique sont

immobilisées l'une par rapport à l'autre par des moyens mécaniques.

Dans un processus de fabrication en série, il faut réaliser une machine capable d'imprimer un mouvement lent et de faible amplitude aux parties du circuit magnétique mobiles l'une par rapport à l'autre, de mesurer d'une manière continue le courant traversant l'enroulement et d'assurer le blocage en position des parties de circuit magnétique. Une telle machine est nécessairement compliquée et coûteuse surtout si on exige d'elle une cadence de

production élevée.

Par ailleurs, une telle machine agissant généralement par pression sur les parties de circuit magnétique, cela implique que l'entrefer soit garni au préalable avec un matériau amagnétique déformable opposant une force de réaction connue à l'action de pression exercée par la machine. Aussi, si cette technique de réalisation de selfs présente des avantages sur le plan des qualités électrotechniques du produit fini, elle implique en revanche une mise en place complexe des parties du circuit magnétique et la réalisation d'une machine spécifique pour le

réglage de l'inductance.

Aussi, la présente invention a-t-elle pour objet de fournir un procédé permettant de réaliser des circuits magnétiques avec un entrefer ajustable de façon simple et peu coûteuse, sans nécessiter l'utilisation de machines ou montages complexes pour

régler la position relative de parties de circuit magnétique.

Ce but est atteint grâce à un procédé selon lequel, conformément à l'invention, on utilise des éléments de circuit magnétique formant des entrefers élémentaires respectifs d'au moins deux valeurs différentes, on sélectionne les éléments de circuit magnétique pour obtenir un entrefer désiré par combinaison d'entrefers élémentaires différents, et on assemble les éléments de

circuit sélectionnés.

Plus particulièrement, dans le cas de circuits magnétiques formés de deux empilages de tôles magnétiques situés de part et d'autre d'un plan de joint, l'un au moins des deux empilages est réalisé au moyen de tôles pouvant présenter par rapport au plan de joint des entrefers partiels d'au moins deux valeurs différentes, et les tôles sont assemblées en déterminant la proportion de tôles pour chaque entrefer partiel de manière à obtenir un entrefer désiré par combinaison d'entrefers partiels différents. Chaque entrefer partiel pourra être obtenu au moyen d'une tôle magnétique d'un type particulier, les proportions des nombres de tôles des différents types dans l'empilage étant déterminées

pour obtenir l'entrefer résultant désiré.

En variante, dans un même empilage, deux valeurs d'entrefer partiel différentes peuvent être obtenues au moyen de mêmes tôles magnétiques, l'une ou l'autre des deux valeurs étant obtenue selon que les tôles présentent l'un ou l'autre de deux

côtés opposés en regard de l'autre empilage.

Ainsi, l'invention permet de faire varier l'entrefer, et donc l'inductance, de façon quasi-continue sans nécessiter de réglage de positions relatives de parties de circuit magnétique et sans demander un assortiment important de tôles magnétiques de

types différents.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la

description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif,

en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un circuit magnétique suivant un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe suivant le plan II-II de la figure 1, - la figure 3 est une vue schématique d'un circuit magnétique suivant un autre mode de réalisation de l'invention; et - la figure 4 est une vue en coupe suivant le plan IV-IV

de la figure 3.

Les figures 1 et 2 illustrent un circuit magnétique pour self réalisé conformément à l'invention. Il est formé de deux empilages 1 et 2 situés de part et d'autre d'un plan de joint P. L'empilage 1 est réalisé de façon conventionnelle au moyen de tôles identiques 10 en forme de E. Par contre, l'empilage 2 est réalisé au moyen de tôles 21, 22 de deux types différents. Les tôles 21, 22 sont également en forme de E et ont des branches latérales qui s'appuient par leurs extrémités sur les extrémités des branches latérales des tôles 10, le long du plan de joint P. Les tôles 21, 22 diffèrent les unes des autres en ce qu'elles forment des entrefers partiels e2, e'2 de valeurs différentes, l'entrefer partiel étant la distance entre l'extrémité de la branche centrale d'une tôle et le plan de joint P. Si l'on désigne par el l'entrefer partiel formé par les tôles , on peut montrer que l'entrefer électrotechniquement équivalent à celui mécaniquement réalisé est un entrefer intermédiaire entre

les valeurs élémentaires el + e2 et el + e'2.

Ainsi, l'entrefer électrotechniquement équivalent peut-

être ajusté finement entre ces valeurs limites el + e2 et el + e'2 en modifiant dans l'empilage 2 le rapport entre les tôles 21 et les tôles 22. En supposant que l'entrefer e2 est inférieur à l'entrefer e'2, l'entrefer équivalent le plus petit sera obtenu en formant l'empilage uniquement avec des tôles 21 et l'entrefer équivalent le plus grand sera obtenu en formant l'empilage uniquement avec des tôles 22. Tous les entrefers intermédiaires seront obtenus par

combinaison des tôles 21, 22 en proportions variables.

On notera que les hauteurs hl, h2, h'2 des tôles 10, 21, 22, c'est-à-dire les distances entre le plan de joint et les bords des tôles parallèles au plan de joint et les plus éloignés de celui-ci, peuvent avoir des valeurs respectives différentes ou identiques, accroissant ainsi les possibilités de combinaison

d'entrefers et de tailles de circuit.

Dans le mode de réalisation illustré par la figure 2, la partie inférieure du circuit magnétique est formée de tôles 10 identiques et la partie supérieure est formée par superposition de cinq paquets dont deux sont réalisés avec des tôles 21 et trois

avec des tôles 22.

En conservant un même nombre nI de tôles 21 et un même nombre n2 de tôles 22, il apparait que l'entrefer électrotechniquement équivalent ne varie pas de façon sensible si l'on modifie l'arrangement des tôles dans l'empilage 2. Ainsi, en partant d'un circuit de base formé d'un empilage partiel de tôles , et d'un empilage partiel de tôles 21 ou 22 (ou d'un mélange prédéterminé de tôles 21, 22), il est possible de construire différents circuits avec différents entrefers en complétant les empilages d'un côté avec des tôles 10 et, de l'autre côté, avec un

mélange en proportion variable de tôles 21 et 22.

Bien entendu, le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre en utilisant des éléments de circuits formant des entrefers ayant plus de deux valeurs différentes. Ainsi, l'empilage I pourra, comme l'empilage 2, être formé de tôles ayant des entrefers différents. De plus, le nombre de types différents de

tôles dans chaque empilage peut être supérieur à deux.

Par ailleurs, les entrefers partiels pourront être choisis pour pouvoir former un entrefer final nul pour construire, par exemple, un transformateur à partir d'un même jeu de tôles utilisables pour des circuits magnétiques de selfs. A ce propos, on notera qu'un entrefer élémentaire nul peut être obtenu en combinant deux tôles appartenant chacune à un empilage respectif et formant deux entrefers partiels nuls ou deux entrefers partiels complémentaires respectivement positif et négatif, un entrefer partiel "négatif" étant obtenu au moyen d'une tôle en E qui fait partie d'un empilage situé d'un côté du plan de joint mais dont la

branche médiane dépasse de l'autre côté du plan de joint.

Une autre réalisation d'un circuit magnétique selon

l'invention est illustrée par les figures 3 et 4.

Comme dans le cas du circuit des figures I et 2, on retrouve un circuit magnétique comprenant un empilage 3 formé de tôles 30 en forme de E et un empilage 4 formé de tôles 41, 42, les

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deux empilages étant situés de part et d'autre d'un plan de joint Q. Toujours comme dans le cas de la figure 1, les tôles 30 du premier empilage ont un même entrefer partiel e3 tandis que les tôles 41 et 42 du second empilage forment des entrefers partiels

respectifs e4 et e'4 différents l'un de l'autre.

Toutefois, les tôles 41 et 42 sont identiques et l'entrefer e4 ou l'entrefer e'4 est obtenu selon que la tôle est disposée avec l'un ou l'autre de deux côtés opposés 43, 44 faisant face à l'empilage 3. Ainsi, dans l'exemple illustré, les tôles 41 et 42 sont en forme de C. L'entrefer partiel e4 est nul, les tôles 41 étant disposées avec leur côté rectiligne formant le bord extérieur du C situé dans le plan de joint Q. L'entrefer partiel e'4 est formé par les tôles 42 qui sont disposées avec les extrémités des branches du C s'appuyant sur les extrémités des branches latérales des tôles 30, dans le plan de joint Q. Ainsi, l'entrefer électrotechniquement équivalent peut être ajusté entre les valeurs e3 et e3 + e'4 en faisant varier entre 0 et 100 % la proportion dans l'empilage 4 des tôles 42 qui occupent une

position retournée par rapport à celle des tôles 41.

Le dessin du circuit magnétique des figures 3 et 4 est avantageux en ce qu'il permet, comme connu en soi, de tirer les tôles 41 et 42 sans pertes de matière des évidements 31 de deux

tôles 30 situées face à face.

Toutefois, on pourra conférer aux tôles 41 et 42 des formes autres qu'en C, par exemple en forme de deux C ou de deux E collés dos à dos et non symétriques l'un de l'autre pour définir

des entrefers partiels diférents selon leur position.

De plus encore, les possibilités de combinaisons d'entrefers partiels pourront être augmentées en réalisant l'empilage 3 comme l'empilage 4, c'est-à-dire avec des tôles formant des entrefers partiels différents selon leur position, ou bien encore en ajoutant à l'empilage 3 et/ou à l'empilage 4 des tôles d'un autre type formant un ou plusieurs entrefers

supplémentaires.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Procédé de réalisation de circuit i'dgnétique à entrefer

ajustable pour la fabrication de self ou transformateur,.

caractérisé en ce que: - on utilise des éléments de circuit magnétique formant des entrefers élémentaires respectifs d'au moins deux- valeurs différentes, - on sélectionne les éléments de circuit magnétique pour obtenir un entrefer désiré par combinaison d'entrefers élémentaires différents, et

- on assemble les éléments de circuit sélectionnés.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que

l'un des entrefers élémentaires est nul.

3. Procédé pour la réalisation d'un circuit magnétique à entrefer ajustable comprenant deux empilages de tôles magnétiques situés de part et d'autre d'un plan de joint, pour la fabrication de self ou de transformateur, caractérisé en ce que: - l'un au moins des deux empilages est réalisé au moyen de tôles pouvant présenter par rapport au plan de joint des entrefers partiels d'au moins deux valeurs différentes, et - les tôles sont assemblées en déterminant la proportion de tôles pour chaque entrefer partiel de manière à obtenir un entrefer résultant désiré par combinaison d'entrefers partiels différents.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, dans un même empilage, chaque valeur d'entrefer partiel est

obtenue au moyen d'une tôle particulière.

5. Procédé selon la revendication.2, caractérisé en ce que, dans un même empilage, deux valeurs d'entrefers partiels différents sont obtenues au moyen de mêmes tôles magnétiques, l'une ou l'autre des deux valeurs d'entrefer étant obtenue selon que les tôles magnétiques présentent l'un ou l'autre de deux côtés opposés

en regard de l'autre empilage.

6. Circuit magnétique pour la réalisation d'une self, comportant deux empilages (1,2; 3,4) de tôles magnétiques (10,21, 22; 30,41,42) situés de part et d'autre d'un plan de joint (P, Q) en délimitant un entrefer déterminée en fonction de l'inductance désirée pour la self, caractérisé en ce que l'un au moins des deux empilages est formé de tôles magnétiques (21, 22; 41,42) présentant par rapport au plan de joint des entrefers partiels d'au moins deux valeurs différentes, la proportion des tôles pour chaque entrefer partiel étant déterminée - en fonction de l'entrefer

résultant à réaliser.

7. Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'un au moins des empilages comprend des tôles (21,22) d'au moins deux types différents formant des entrefers partiels respectifs de

valeurs différentes.

8. Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'un au moins des deux empilages comprend des premières tôles (41) qui sont disposées dans une première position dans laquelle elles présentent un premier de leurs côtés en regard de l'autre empilage en formant un premier entrefer partiel, et des secondes tôles (41) identiques aux premières qui sont disposées dans une seconde position retournée par rapport à la première, en présentant en regard de l'autre empilage le côté opposé au premier côté, et qui

forment un second entrefer partiel différent du premier.