FR2604288A1 - Noyau en fer pour appareil a induction stationnaire - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN NOYAU EN FER D'UN APPAREIL A INDUCTION STATIONNAIRE, AYANT UN CERTAIN NOMBRE DE TOLES EMPILEES EN COUCHES, CHACUNE ETANT CONSTITUEE D'UN CERTAIN NOMBRE D'ELEMENTS EN ABOUTEMENT ET JOINTS LES UNS AUX AUTRES AUX COINS DU NOYAU DE MANIERE QUE DEUX ELEMENTS DE COUCHES ALTERNEES SE RECOUVRENT PARTIELLEMENT SUR UNE REGION PREDETERMINEE DE RECOUVREMENT A CHAQUE COIN DU NOYAU. SELON L'INVENTION, LES SURFACES DES ELEMENTS 11, 22 DANS LA REGION DE RECOUVREMENT 33 SONT RENDUES RUGUEUSES. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX NOYAUX DE TRANSFORMATEURS MONOPHASES.

Description

i La présente invention se rapporte à un appareil à induction stationnaire

du type ayant un noyau feuilleté composé d'un certain nombre de feuilles empilées en couches, chacune étant constituée d'un certain nombre d'éléments en aboutement et joints les uns aux autres aux coins du noyau de manière que deux éléments de couches alternées se recouvrent partiellement sur une région

prédéterminée de chaque coin du noyau.

La figure 4 montre une partie du noyau d'un appareil à induction stationnaire ordinaire qui est, typiquement mais non exclusivement, un transformateur monophasé, en particulier un coin du noyau o un certain nombre d'éléments constituant le noyau sont joints en relation d'aboutement. Plus particulièrement, le noyau a une structure feuilletée composée d'une multiplicité de couches, dont chacune est constituée d'un certain nombre d'éléments. Par exemple, chaque couche du noyau a un élément de culasse 1 et un élément de jambe 2 qui sont en aboutement en un coin du noyau, de manière que l'élément de culasse 1 et l'élément de jambe 2 de couches alternées se recouvrent partiellement sur une zone hachurée (appelée zone de recouvrement 3 ci-après) sur la figure

4, comme on le décrira ci-dessous.

Les figures 5 et 6 montrent deux couches adjacentes du noyau à la partie de coin montrée à la figure 4. L'élément de culasse 1A et l'élément de Jambe 2A d'une première couche montrée à la figure 5 sont des éléments en tôle laminée qui sont coupés de manière oblique à 45 par rapport à la direction du laminage montrée par les flèches A afin d'utiliser totalement l'avantage de la tôle laminée, et sont joints à leurs extrémités coupées de manière oblique. De même, l'élément de culasse lB et l'élément de Jambe 2B d'une seconde couche montrée à la figure 6 sont des éléments en tôle laminée qui sont coupés de manière oblique à 450 par rapport à la direction de laminage montrée par les flèches A et sont joints à leurs extrémités coupées de manière oblique. On peut cependant voir que les positions o l'élément de culasse 1A et l'élément de jambe 2A de la première couche sont coupés, sont différentes des positions o l'élément de culasse 1B et l'élément de jambe 2B sont coupés, comme on peut le comprendre sur les figures 5 et 6. Ainsi, dans la première couche montrée à la figure 5, une encoche triangulaire 4 est formée par un côté longitudinal de l'élément de jambe 2A et le bord coupé oblique de l'élément de culasse 1A tandis que, dans la couche montrée à la figure 6, une encoche triangulaire 4 est formée entre un c8té longitudinal de l'élément de culasse lB et le bord coupé oblique de l'élément de jambe

2B.

On peut voir que, lorsqu'un certain nombre de premières couches que l'on peut voir sur la figure 5 et un certain nombre de secondes couches que l'on peut voir sur la figure 6 sont préparées et que les deux types de couches sont empilés de manière alternée, les éléments de culasse et les éléments de jambe des couches alternées se recouvrent partiellement dans la région de recouvrement 3 montrée par les hachures sur la figure 4. En d'autres termes, dans la région de recouvrement 3, l'élément de culasse et l'élément de jambe sont empilés de manière alternée. On peut également voir que l'épaisseur totale de la couche de fer dans chacune des régions en encoches triangulaires 4 de la figure 4 est égale à la moitié de celle des autres régions parce que dans une telle région, la couche de fer et un vide apparaissent de manière

alternée dans la direction de l'épaisseur du noyau.

En représentant la largeur de la culasse par W et la longueur des c8tés plus courts du triangle isocèle formant l'encoche 4 par E, la surface S de la région de

recouvrement 3 est donnée par la formule (1) qui suit.

S = E(2W - E).......... (1).

Dans le cas d'un accident tel qu'un court-circuit dans l'appareil à induction, une force physique anormale est appliquée au noyau. Cette force physique est portée par le frottement entre les couches

adjacentes dans la région de recouvrement 3. -

Cette force de frottement F est donnée comme suit, en représentant la pression à laquelle les couches du noyau sont serrées par P et le coefficient de frottement entre les couches adjacentes dans la région

de recouvrement 3 par u.

F =.P.S........ (2).

La formule (1) ci-dessus suggère que, afin d'atteindre une force élevée de frottement F pour soutenir une force anormale importante, il est nécessaire que la surface S de la région de recouvrement soit accrue lorsque le coefficient de frottement p et la pression de

serrage P sont constants.

Ainsi, la structure connue de noyau expliquée

ci-dessus souffre du problème suivant.

Il faut noter que le flux magnétique dans le noyau est perturbé de manière non souhaitable par la présence des parties en encoches 4 o l'épaisseur totale du fer est plus petite que dans les autres régions, avec pour résultat que la perte dans le fer ou la perte par

hystéréris de l'appareil à induction est accrue.

Il faut également noter qu'une plus grande résistance mécanique du noyau nécessite une plus grande force de frottement et par conséquent une plus grande surface S de la région de recouvrement 3. Cependant, cela nécessite essentiellement que la longueur E dans la formule (1) mentionnée ci-dessus soit accrue. En conséquence, la dimension de la partie en encoche 4 est accrue avec pour résultat une plus grande perte dans le fer. Par la formule (2), on comprendra que la force de frottement F et, par conséquent, la résistance mécanique du noyau seraient accrues en augmentant la pression de serrage P. Cependant, la plus forte pression de serrage nécessite essentiellement que la résistance de la structure de serrage soit accrue de manière correspondante. Cela n'est pas pratique d'un point de vue économique. En conséquence, la présente inventiona pour objet un noyau en fer peu coûteux à utiliser dans un appareil à induction stationnaire, amélioré pour réduire la perte dans le fer tout en augmentant la force de frottement entre les organes se recouvrant dans chaque

coin du noyau.

A cette fin, selon la présente invention, on prévoit un noyau en fer d'un appareil à induction stationnaire, ayant un certain nombre de feuilles empilées en couches, chacune étant constituée d'un certain nombre d'éléments en aboutement et joints les uns aux autres aux coins du noyau de manière que deux éléments de couches alternées se recouvrent partiellement sur une région prédéterminée de recouvrement à chaque coin du noyau, caractérisé en ce que les surfaces des éléments dans la région de recouvrement sont rendues rugueuses. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparaîtront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en plan d'une partie critique d'un noyau d'un mode de réalisation de la présente invention; - les figures 2 et 3 sont des vues en plan de couches alternées constituant le noyau montré à la figure 1; - la figure 4 est une vue en plan d'une partie critique d'un noyau conventionnel; et - les figures 5 et 6 sont des vues en plan de couches alternées constituant le noyau montré à la figure 4. Les figures i à 3 montrent un mode de réalisation d'un noyau selon l'invention à utiliser dans un appareil à induction stationnaire. Comme dans le cas du noyau conventionnel expliqué précédemment, le noyau a une structure feuilletée composée d'un certain nombre de t8les de fer qui sont empilés en couches. Chaque couche a, à chaque coin du noyau, un élément de culasse 11 et un élément de jambe 22. Les couches sont empilées de manière que l'élément de culasse et l'élément de jambe se recouvrent partiellement à une région de recouvrement 33 montrée par la zone hachurée sur la figure 1. Un chiffre 44 désigne une région en encoche o alternent des t8les de fer et des espaces vides dans la direction de l'épaisseur du noyau. Les figures 2 et 3 montrent les couches alternées du noyau. On peut voir que ces deux types de feuilles sont empilés de manière alternée afin de former le noyau feuilleté montré à la figure i avec un recouvrement partiel et alterné des éléments de culasse et de jambe à la région de recouvrement 33 comme le

montre la figure 1.

Plus particulièrement, dans la couche montrée à la figure 2, un élément de culasse 11A et un élément de jambe 22A sont faits en une t8le d'acier laminé qui est coupée de manière oblique à 45 par rapport aux directions de laminage montrées par les flèches A afin d'utiliser totalement l'avantage du matériau laminé, et sont joints à leur bord coupé de manière oblique. De même, dans la couche montrée à la figure 3, un élément de culasse llB et un élément de jambe 22B sont faits en une t8le d'acier laminé qui est coupée de manière oblique à 450 par rapport aux directions de laminage montrées par les flèches A afin d'utiliser totalement l'avantage du matériau laminé, et sont joints à leur bord coupé de manière oblique. Cet agencement est à la base le même que celui de l'agencement conventionnel précédemment expliqué. Cependant, dans ce mode de réalisation, la longueur E de la région encoche 44 est plus petite que

celle de l'agencement conventionnel montré à la figure 4.

De plus, les surfaces des éléments de chaque couche sont rendues rugueuses à leurs parties se trouvant dans la

région de recouvrement, comme en 5A et 5B.

Selon cet agencement, comme la longueur E de l'encoche est réduite en comparaison avec celle de l'agencement conventionnel, la dimension de la région en encoche est réduite pour diminuer de manière correspondante la perturbation du flux magnétique, réduisant ainsi la perte dans le fer du noyau dans

l'appareil à induction stationnaire.

De plus, les surfaces des éléments de culasse 11A, 11B et des éléments de jambe 22A, 22B dans la région de recouvrement, sont rendues rugueuses de manière à développer une plus grande force de résistance au frottement entre les couches adJacentes du noyau, sans nécessiter d'augmenter la force de serrage en comparaison

avec l'agencement conventionnel.

De préférence, les surfaces se recouvrant sont rendues rugueuses en formant des creux et bosses fins et linéaires afin de présenter une plus grande force de

frottement.

Comme on peut le comprendre par la description

qui précède, dans le noyau de l'invention, une plus grande force de frottement est développée en vertu des surfaces des parties se recouvrant des éléments dans le noyau feuilleté qui sont rendues rugueuses, sans nécessiter d'augmenter la zone de la région de recouvrement et par conséquent la dimension de la région en encoche triangulaire. En conséquence, le noyau présente une plus grande résistance à toute force externe anormale et la perte dans le fer du noyau peut être

réduite de manière appréciable.

Claims (2)

REVENDICATIONS

1. Noyau en fer d'un appareil à induction stationnaire, du type ayant un certain nombre de t8les empilées en couches, chacune étant constituée d'un certain nombre d'éléments en aboutement et Joints les uns aux autres aux coins du noyau de manière que deux éléments de couches alternées se recouvrent partiellement sur une région prédéterminée de recouvrement à chaque coin du noyau, caractérisé en ce que les surfaces desdits éléments (11, 12) dans ladite région de recouvrement (33)

sont rendues rugueuses.

2. Noyau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces des éléments (11, 22) précités dans la région de recouvrement (33) précitée sont rendues

rugueuses en prévoyant de fins creux et bosses linéaires.