FR2616005A1 - Bobinage supraconducteur a gabarits concentriques d'enroulement portant chacun un fil supraconducteur en helice - Google Patents

Abstract

Ce bobinage se compose d'au moins deux unités 11, 12 disposées concentriquement l'une dans l'autre et comportant chacune un gabarit d'enroulement 13, 15 et une partie d'un fil supraconducteur formant un élément de bobine 16 enroulée en hélice sur le gabarit. Le gabarit extérieur 15 est composé de segments 17, 18 assemblés en une forme cylindrique. Les segments sont nervurés axialement pour la circulation du fluide de refroidissement dans les rainures ainsi formées. Le fil supraconducteur est disposé dans une rainure hélicodale définie par des encoches 21 dans les nervures. Le fluide vient donc directement en contact avec le fil. La segmentation permet un assemblage facile et l'obtention d'un bobinage compact. La rainure hélicodale ayant une section en V, le fil supraconducteur est convenablement maintenu en place.

Description

La présente invention concerne un bobinage supraconduc-

teur et plus particulièrement un bobinage supraconducteur compre-

nant des gabarits d'enroulement disposés concentriquement et por-

tant chacun un fil supraconducteur enroulé en hélice autour de sa

surface externe.

Les bobinages supraconducteurs comprennent généralement des éLéments de bobine disposés concentriquement et formés chacun d'un fil hélicoldal, en vue de l'obtention d'un dispositif compact

sans réduire La force électromagnétique créée par le bobinage.

Cependant, à la différence des bobinages normaux, c'est-à-dire à conduction normale, les bobinages supraconducteurs comportent des fils qui sont refroidis par un fluide de refroidissement pour

qu'ils puissent être à l'état supraconducteur. Un bobinage supra-

conducteur classique du type dont il est question ici, est cons-

titué comme décrit ci-après.

Ainsi que le montre la figure 1, plusieurs unités de bobinage 51 et 55, possédant chacune un élément de bobine, sont disposées concentriquement. La première unité,. 51, placée au centre, comprend un noyau cylindrique 52 et un certain nombre d'entretoises 53 en forme de barres disposées sur la surface

externe du noyau et constituant ensemble un séparateur cylindrique.

Un fil supraconducteur est enroulé en hélice autour de la surface

externe de ce séparateur cylindrique et constitue le premier élé-

ment de bobine 54. La deuxième unité de bobinage, 55, disposée à

l'extérieur de la première unité 51, présente une constitution sem-

blable. Plus précisément, la deuxième unité 55 comporte un certain nombre de barres-entretoises 56 disposées autour de la surface

externe de la première unité 51 et constituant un séparateur cylin-

drique. Un fil supraconducteur est enroulé en'hélice autour de la surface externe du séparateur et constitue un deuxième élément de bobine 57. Bien que cela ne soit pas représenté, un certain nombre d'autres unités de bobinage sont disposées autour de la deuxième

unité 55.

Toutefois, pour l'assemblage d'un bobinage supraconduc-

teur de ce type, il faut enrouler un fil-supraconducteur autour des surfaces externes d'un certain nombre d'entretoises de chaque unité de bobinage, après avoir mis en place ces entretoises les unes après les autres. L'assemblage est donc un travail laborieux. De plus, un tel bobinage engendre un champ magnétique nettement plus élevé que les bobinages supraconducteurs normaux, avec le résultat

que le fil supraconducteur est soumis à des forces très impor-

tantes. Le bobinage doit donc avoir une résistance mécanique très élevée. Or, avec un bobinage comme celui représenté sur la figure 1, du fait que le séparateur cylindrique est constitué d'un certain nombre d'entretoises disposées côte à côte suivant un cercle, le

séparateur ainsi obtenu peut être déformé par les forces électro-

magnétiques créées par le bobinage. En d'autres termes, un bobinage supraconducteur conventionnel de ce type possède une résistance mécanique qui n'est pas suffisamment élevée. Il s'y ajoute que les

bobinages supraconducteurs sont immergés dans un fluide de refroi-

dissement, de manière que les fils supraconducteurs soient refroi-

dis par ce fluide. Or, avec un bobinage comme celui de la figure 1, les fils supraconducteurs risquent de ne pas venir suffisamment en

contact avec le fluide de refroidissement.

Le bobinage de la figure 1 présente donc plusieurs incon-

vénients. Comme solution aux différents problèmes, on a proposé un bobinage supraconducteur comme celui représenté sur la figure 2 (mais ce dispositif n'est pas encore terminé et n'a pas encore fonctionné). Selon la figure 2, une première unité de bobinage 61 et une deuxième unité de bobinage 62 possèdent respectivement un premier 63 et un deuxième gabarit d'enroulement isolant 64, de forme cylindrique, qui sont moulés d'une résine. Chaque gabarit

comporte des passages 65 pour l'écoulement d'un fluide de refroi-

dissement et des encoches 66 qui forment ensemble une rainure héli-

coYdale. Le deuxième gabarit 62 est disposé concertriquement au premier gabarit 61 et autour de celui-ci et d'autres gabarits (non représentés) sont disposés de façon analogue autour du deuxième gabarit et sont constitués de la même façon que les premier et deuxième gabarits. Lors de l'assemblage de ce bobinage, un fil supraconducteur est disposé dans les encoches 66 et enroulé ainsi en hélice autour des gabarits 61 et 62. Le travail d'assemblage est ainsi facilité. De pLus, le fluide de refroidissement peut s'écouLer à travers Les passages 65, o il vient en contact avec le

fiL supraconducteur, assurant ainsi son refroidissement efficace.

Du fait que chaque gabarit d'enroulement est une pièce mouLée de forme cylindrique, il possède une résistance mécanique suffisamment éLevée.

Cependant, pour L'assemblage de ce bobinage supraconduc-

teur, Le premier gabarit 63 doit être emboîté dans Le deuxième gabarit 64, après que Le fiL supraconducteur a été enroulé autour

du premier gabarit 63, et cette opération pose de sérieux pro-

bLèmes. Afin de faciLiter cet emboîtement, un intervaLLe (jeu) prédéterminé est à prévoir entre La surface externe du premier gabarit 63 et La surface interne du deuxième gabarit 64. De ce fait, s'il faut assembler concentriquement un certain nombre de gabarits, il faut prévoir un nombre correspondant d'intervalles (jeux). Le bobinage devient ainsi inévitablement plus grand que nécessaire. Une autre particularité est que Les fils supraconducteurs ne sont pas enrouLés autour des extrémités (portions extrêmes) axiales des premier et deuxième gabarits, comme on peut Le voir sur La figure 2 pour ce qui concerne Les extrémités supérieures des gabarits d'enroulement. Il s'y ajoute que Lors de l'enroulement autour des gabarits, les fils supraconducteurs sont appliques avec une tension prédéterminée (Les raisons de L'absence de fil sur les extrémités et de l'enroulement sous tension seront expliquées dans

Le cadre de La description de modes de réalisation préférés). En

outre, le fiL supraconducteur enrouLé autour du premier gabarit 63 est enroulé aussi, en continu ou d'un seul tenant, autour du deuxième gabarit 64. A cet effet, le deuxième gabarit164 est pourvu d'une fente axiale 67 s'étendant depuis une extrémité axiale (le

bord supérieur dans l'exemple représenté) jusqu'à une encoche:66.

Le fil supraconducteur venant du premier gabarit 63 et doté d'une tension prédéterminée, est guidé vers le bas dans cette fente 67 pour être ajusté dans l'encoche 66 mentionnée. Or, lorsqu'il est ainsi guidé, Le fil frotte sur le bord de La fente 67 ou touche ce

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bord et risque d'être endommagé ou coupé dans Le pire des cas. De plus, le guidage du fil supraconducteur tendu le long de la fente

67 représente un travail laborieux.

La force électromagnétique agissant sur le fil supracon-

ducteur se décompose en une force de compression de L'élément de bobine dans le sens axial et une force de déformation agissant radialement sur ce même éLément. Comme La forme des encoches n'est pas adaptée à celle du fil supraconducteur, le fil risque d'être

déplacé axialement lorsqu'il est soumis à la force de compression.

Il en résulte un frottement entre le fil et Les surfaces externes des premier et deuxième gabarits, frottement qui engendre de La

chaleur. Cette chaleur peut faire passer le fiL de l'état supra-

conducteur à l'état de conduction normale, c'est-à-dire de provo-

quer la transition supraconductrice. IL est donc souhaitabLe

d'éviter le déplacement du fil sous l'effet de la force de compres-

sion. L'invention vise à procurer un bobinage supraconducteur qui permette le refroidissement suffisant des fils supraconducteurs par un fluide de refroidissement, possède une haute résistance

mécanique et soit facile à assembler et compact.

Un autre but de l'invention est de procurer un bobinage

supraconducteur capable d'empêcher le déplacement des fils supra-

conducteurs sous l'effet de la force électromagnétique engendrée

par ses éléments de bobine.

Selon un aspect, l'invention procure un bobinage supra-

conducteur pourvu d'au moins un fil supraconducteur et immergé dans un fluide de refroidissement de manière que le fil supraconducteur

soit refroidi par son contact avec le fluide, le bobinage compre-

nant: une première unité de bobinage comportant un premier

gabarit d'enroulement cylindrique avec une première rainure héli-

coidale dans sa surface externe et un premier élément de bobine constitué par une partie d'un fil supraconducteur disposée en hélice dans la première rainure, le premier gabarit présentant à sa surface externe un premier dispositif d'écoulement de fluide pour permette au fluide de refroidissement de venir en contact avec la partie concernée du fil supraconducteur; et une deuxième unité de bobinage comportant un deuxième

gabarit d'enroulement cylindrique avec une deuxième rainure héli-

coidale dans sa surface externe, la deuxième unité étant disposée

concentriquement autour de la première unité, et un deuxième élé-

ment de bobine constitué par une autre partie dudit fil supracon-

ducteur, partie qui est disposée en hélice dans la deuxième rainure, caractérisé en ce que le deuxième gabarit est composé de

segments assemblés en une forme cylindrique et chaque segment pré-

sente dans sa surface externe des encoches ou des creux semblables qui définissent la deuxième rainure lorsque les segments sont assemblés pour former le deuxième gabarit, de 'même qu'une partie d'un deuxième dispositif d'écoulement de fluide pour permettre au fluide de refroidissement devenir en contact avec ladite autre

partie du fil supraconducteur.

Conformément à l'invention, le deuxième gabarit d'enrou-

lement est composé de segments de gabarit présentant des encoches ou d'autres creux pour recevoir le fil supraconducteur, de même

qu'un dispositif d'écoulement pour permettre au fluide de refroi-

dissement de venir en contact avec le fil. Donc, lors de l'assem-

blage du bobinage supraconducteur selon l'invention, le deuxième

gabarit est formé par la disposition mutuellement alignée des seg-

ments de gabarit autour du premier gabarit, après que le fil supra-

conducteur a été enroulé autour du premier gabarit. A la différence du bobinage illustré sur la figure 2, le bobinage selon l'invention ne demande donc pas un emboîtement et permet un assemblage facile du deuxième gabarit autour du premier. De ce fait, il n'est pas nécessaire de prévoir un intervalle ou jeu prédéterminé entre le

premier gabarit et le deuxième, si bien que le bobinage selon l'in-

vention peut être relativement compact.

De plus, après son enroulement partieL autour du premier gabarit, le fil supraconducteur peut passer entre deux segments quelconques du deuxième gabarit, avant son enroulement- autour de celui-ci (voir les figures 6A et 6B). A la différence du fil du bobinage de la figure 2, le fil supraconducteur d'un bobinage selon

l'invention ne risque donc pas d'être endommagé ou coupé.

De plus, selon l'invention, les rainures hélicoîdales formées dans les surfaces externes du premier et du deuxième

gabarit ont une section droite en V, de sorte que le fil supra-

- conducteur, lorsqu'il est disposé dans ces rainures, peut s'appuyer toujours en deux points sur les flancs de chaque rainure. Ainsi, même lorsque le fil est exposé aux forces de compression axiale des éléments de bobine, il ne risque pas d'être déplacé dans le sens de l'axe de ces éléments. L'appui convenable, en deux points, du fil supraconducteur, sur les flancs des rainures, est assuré également, sans- risque de déplacement du fil, quel que soit le diamètre de celui-ci. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention

ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un

exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un bobinage supraconducteur de l'art antérieur, déjà décrit; - la figure 2 est une vue en perspective d'un bobinage

supraconducteur actuellement proposé mais n'ayant pas encore fonc-

tionné, également décrit dans ce qui précède; - la figure 3 est une vue en perspective d'un bobinage

supraconducteur selon l'invention;.

- la figure 4 est une vue en perspective de l'un de deux segments d'un gabarit d'enroulement faisant partie -du bobinage représenté sur la figure 3; - la figure 5 est une coupe axiale partielle des premier et deuxième gabarits du bobinage de la figure 3;

- les figures 6A et 6B sont des coupes 'radiales par-

tielles du bobinage de la figure 3, servant à illustrer l'assem-

blage du bobinage; et - la figure 7 est une vue en plan schématique du deuxième

gabarit d'enroulement faisant partie du bobinage de la figure 3.

La figure 3 montre un bobinage supraconducteur selon un mode de réalisation de l'invention. Il est composé d'un certain

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nombre (10 par exempLe) d'unités de bobinage qui sont disposées concentriquement. La figure 3 représente simplement une première unité 11 et une deuxième unité 12, La dernière étant disposée concentriquement autour de la première. Ces unités de bobinage sont S05 immergées dans un fluide de refroidissement (hélium liquide), de manière que leur fil supraconducteur soit en contact avec ce fluide et soit refroidi par lui, de sorte qu'il est maintenu à l'état supraconducteur.

La première unité 11 comporte un premier gabarit d'enrou-

lement 13, de forme cylindrique, et un premier élément de bobine 14 (voir également les figures 6A et 6b) constitué par une partie d'un fil supraconducteur enroulée en hélice autour de la surface externe du premier gabarit 13. La deuxième unité 12 comporte un deuxième

gabarit 15, également de forme cylindrique, qui est placé concen-

triquement autour du premier gabarit 13, de même qu'un deuxième élément de bobine 16 constitué par une autre partie du même fil supraconducteur, partie qui est enroulée en hélice autour de la surface externe du deuxième gabarit 15. Le premier gabarit 13 et le deuxième gabarit 15 ont sensiblement la même structure, sauf que le deuxième est divisé circonférentiellement en deux-ou davantage de parties ou segments. Le premier gabarit 13 étant par conséquent

plus simple que le deuxième, la description qui va suivre porte

principalement sur ce deuxième gabarit 15.

Ce gabarit 15 est réalisé d'une résine isolante ou d'un matériau semblable, par exemple d'une matière plastique renforcée par des fibres de verre ou de bakélite. Ainsi qu'on peut le voir sur les figures 3 et 4, il est composé de deux segments, un premier segment de gabarit 17 et un second segment de gabarit 18, qui sont

séparés l'un de l'autre dans le sens circonférentiel. Plus précisé-

ment, les segments 17 et 18 sont mutuellement alignés'ou assemblés

en une forme annulaire pour constituer le deuxième gabarit cylin-

drique 15.

La surface externe de chacun des segments 17, 18 présente une partie d'un dispositif d'écoulement de fluide sous forme d'un certain nombre de rainures ou passages d'écoulement 19 qui sont orientés dans le sens de l'axe du deuxième gabarit et permettent l'écoulement du fluide de refroidissement. Deux rainures 19 voi-'

sines sont séparées chaque fois par une nervure 20, orientée égale-

ment suivant L'axe du deuxième gabarit. Les surfaces externes des nervures présentent chacune des encoches 21 orientées à peu pres

circonférentielement et constituant ensemble une rainure hélicoi-

dale lorsque les segments 17 et 18 sont assemblés en une forme annulaire. La rainure hélicoîdale du deuxième gabarit ainsi formé

présente un pas à droite, tandis que la rainure hélicoîdale du pre-

mier gabarit 13 présente un pas à gauche. La figure 5 montre que les encoches 21 ont chacune une section droite en V. Le deuxième

élément de bobine 16 est constitué par la partie du fil supracon-

ducteur disposée en hélice dans les encoches 21 du deuxième gabarit. Le pas de l'hélice, c'est-à-dire la distance entre les

spires de fil est uniforme. Comme décrit par la suite, la compo-

sante axiale de la force électromagnétique créée par l'élément de bobine ne provoque pas le déplacement axial du fil disposé ainsi dans les encoches en V.

Les figures 6A et 6B montrent que les rainures d'écoule-

ment 19 sont plus profondes que les encoches 21, de sorte qu'un interstice prédéterminé 28 subsiste entre le fond de chaque rainure d'écoulement 19 et la portion du fil supraconducteur traversant

cette rainure. Comme décrit par la suite, le fluide de refroidisse-

ment peut s'écouler à travers cet interstice 28 par suite d'une

circulation naturelle.

La deuxième unité 12 est entourée par un certain nombre

d'unités de bobinage (non représentées) dont les gabarits d'enrou-

lement sont constitués de la même manière que le deuxième gabarit.

Les figures 3, 4, 6A, 6B et 7 montrent que les segments 17 et 18 du deuxième gabarit 15 possèdent des extrémités, dans le sens circonférentiel, avec des parties amincies ou lèvres 22-1 à 22-4. Lors de l'assemblage, les lèvres 22-1 et 22-3 se recouvrent et les autres lèvres 22-2 et 22-4 se recouvrent également. Les

lèvres 22-1 et 22-4 présentent chacune une découpe, désignée res-

pectivement par 23 et 24, à travers de laquelle on fait passer, lors de l'assemblage, et dans laquelle est guidé le fil qui vient d'être enroulé partiellement autour du premier gabarit 13 et qu'il s'agit d'enrouler ensuite par une partie suivante autour du

deuxième gabarit 15.

Une feuille 25 en matériau de poids moléculaire éLevé, par exemple en "Mylar" ou "Kapton", est prévue en outre entre la première unité 11 et la deuxième unité 12, voir la figure 6B, pour isoler l'un de l'autre le premier élément de bobine 14 et le

deuxième élément de bobine 16.

La partie suivante de la description porte sur L'asssem-

blage du bobinage supraconducteur selon ce mode de réalisation.

Tout en étant maintenu sous tension, le fil supraconduc-

teur est disposé d'abord dans la rainure hélicoldale (c'est-à-dire

dans la série d'encoches 21) formée dans le premier gabarit d'en-

roulement 13. Quand une certaine longueur du fil a ainsi été dis-

posée dans la rainure hélicoîdale jusqu'à l'extrémité de celle-ci, la partie concernée du fil est enroulée en hélice autour du premier gabarit et constitue le premier élément de bobine 14. La première unité de bobinage 11 est ensuite recouverte par la feuille 25 en matériau de poids moléculaire élevé. Après cela, comme le montre la figure 6A, un segment du deuxième gabarit, le segment 17 par exemple, est placé à côté de la première unité 11. Lors de cette opération, le fil supraconducteur, s'étendant de la première unité 11 et qui est toujours sous une tension prédéterminée, est amené à passer par la découpe 23 de la lèvre 22-1 du segment 17. Ainsi que le montre la figure 6B, l'autre segment 18 du deuxième gabarit est placé ensuite à côté de la première unité 11 et de manière que les lèvres 22-1 et 22-2 du segment 17 recouvrent les lèvres 22-3 et 22-4 du segment 18. Les segments 17 et 18 sont alors mutuellement alignés pour constituer le deuxième gabarit d'enroulement 15. Au

cours de cette dernière opération, le fil tendu, venant de la pre-

mière unité 11, est amené à traverser la découpe 24de la lèvre 22-3 du segment 18 pour être guidé ensuite sur la surface externe de ce segment. Le fil supraconducteur, maintenu sous la tension prédéterminée, est disposé ensuite dans la rainure hélicoîdale (c'est-à-dire les encoches 21) formée dans le deuxième gabarit 15, o la partie concernée du fil forme le deuxième élément de bobine 16. D'autres gabarits d'enroulement (non représentés), comprenant

chacun deux segments par exemple, sont ensuite disposés concentri-

quement et successivement autour du gabarit 15. Le fil supraconduc-

teur est enroulé de la même façon autour de chacun de ces gabarits

supplémentaires, jusqu'à ce que le bobinage soit terminé.

La réalisation selon l'invention du deuxième gabarit et de chaque gabarit d'enroulement suivant en au moins deux segments

procure les trois avantages décrits ci-après.

Le premier avantage est la facilité d'assemblage du bobi-

nage supraconducteur.

En effet, pour obtenir un bobinage comme celui de la figure 2 avec des gabarits cylindriques disposés concentriquement

l'un dans l'autre, l'assemblage demande l'emboîtement axial du pre-

mier gabarit 63 dans le deuxième gabarit 64, l'emboîtement axial du deuxième gabarit dans le troisième gabarit, et ainsi de suite. La première opération d'emboîtement s'effectue après l'enroulement du fil supraconducteur autour de la surface externe du premier gabarit

63; la deuxième opération d'emboîtement s'effectue apres l'enrou-

lement en hélice du fil sopraconducteur autour du deuxième gabarit, et ainsi de suite. Le travail d'assemblage ainsi nécessaire est

très laborieux.

En revanche, selon l'invention, après que le fil supra-

conducteur a été enroulé autour du premier gabarit cylindrique 13, les deux segments 17 et 18 sont simplement placés autour du premier gabarit pour constituer le deuxième gabarit 15. A la différence du bobinage de la figure 2, un bobinage selon l'invention ne demande donc pas d'opérations d'emboitement et permet l'assemblage facile

du bobinage avec le nombre voulu de gabarits.

Le deuxième avantage est qu'un bobinage supraconducteur

selon l'invention peut être plus compact.

Pour obtenir un bobinage comme celui de la figure 2, afin

que les opérations d'emboîtement puissent être exécutées convena-

blement, il faut prévoir un intervalle (jeu) prédéterminé entre la surface externe du premier gabarit 63 et la paroi interne du deuxième gabarit 64, de même que des intervalles semblables entre les gabarits placés concentriquement autour d'eux. Il en résulte une augmentation globale des dimensions de l'appareil, ce qui ne convient pas pour des bobinages supraconducteurs qui doivent être

très compacts.

En revanche, du fait que les opérations d'emboîtement ne sont pas nécessaires dans le cas d'un bobinage selon L'invention, on peut se dispenser des intervalles ou jeux prédéterminés entre

les gabarits successifs. Le bobinage final devient ainsi plus com-

pact. Le troisième avantage est que Le fil supraconducteur ne risque pas d'être endommagé lors de son enroulement. Avant de décrire plus en détail ce troisième avantage, deux points qui y

sont liés seront élucidés d'abord.

L'application d'une tension prédéterminée au fil supra-

conducteur Lors de son enroulement est nécessaire pour la raison suivante. Pendant le fonctionnement, un élément de bobine crée une

force électromagnétique qui se décompose en une force de compres-

sion axiale de l'éLément de bobine et une force radiale tendant à déformer l'élément. Lorsque le fil supraconducteur est exposé à cette compression axiale et cette force de déformation radiale, il

risque, sous leur influence, de se déplacer axialement ou radiale-

ment. Un tel déplacement produit un frottement entre le fil et les gabarits, ce qui développe de la chaleur. Cette chaleur fait passer le fil de l'état supraconducteur à l'état de conduction normale,

c'est-à-dire elle provoque la transition supraconductrice. Le main-

tien sous tension du fil pendant son enroulement vise précisément à

limiter autant que possible un tel déplacement pendant le fonction-

nement. L'autre point est la raison de l'absence d'enroulement autour des portions terminales ou extrémités axiales des gabarits,

(voir les extrémités supérieure et inférieure des gabarits du bobi-

nage de la figure 3) et de l'enroulement du fil autour des seules parties centrales des gabarits. Une tension électrique très élevée

est appliquée pendant le fonctionnement à un bobinage supraconduc-

teur. Il est donc nécessaire d'éviter des fuites ou décharges par cheminement, entre les éléments de bobine, le long de la surface

des extrémités axiales des gabarits. Par conséquent, il faut pré-

voir une distance de fuite prédéterminée entre, par exemple, le fil supraconducteur à l'extrémité du premier élément de bobine et le fil supraconducteur à l'extrémité du deuxième élément de bobine. Le respect de cette distance explique l'absence d'enroulement sur les extrémités.

On décrira maintenant plus en détail le troisième avan-

tage précité.

Après que le fil supraconducteur a été enroulé partielle-

ment autour du premier gabarit, il est enroulé par une partie sui-

vante autour du deuxième gabarit. Comme mentionné ci-dessus, le fil n'est pas enroulé autour des parties terminales des gabarits. Dans le cas du bobinage de la figure 2, on a prévu la fente axiale 67 à partir d'un bord d'extrémité axiale (bord supérieur) du deuxième

gabarit 64 jusqu'à une encoche 66 pour le guidage du fil supracon-

ducteur. Ce fil, venant du premier gabarit et maintenu sous une

tension prédéterminée, est donc guidé vers le bas depuis l'extré-

mité supérieure de la fente 67 jusqu'à l'encoche 66. Or, lorsqu'il est ainsi guidé, le fil frotte sur le bord de la fente 67 ou vient frapper contre ce bord, de sorte qu'il risque d'être endommagé ou

même coupé dans le pire des cas.

Par contre, lors de la mise en oeuvre de l'invention, après le positionnement d'un premier segment 17 extérieurement à côté du premier gabarit 13, le fil tendu est amené à traverser la découpe 23 de ce segment, comme le montre la figure 6A. Ensuite, ainsi que le montre la figure 6B, le second segment 18 est mis en

place en alignement avec le premier segment 17 et le fil supra-

conducteur est amené en même temps à traverser la découpe 24 du segment 18. Le fil est donc guidé à travers les-découpes 23 et 24 jusque sur la surface externe du segment 18. A la différence du bobinage de la figure 2, un bobinage selon l'invention ne demande

donc pas le guidage du fil dans une fente axiale (67)' d'un gabarit.

Avec la disposition prévue selon l'invention, le fil ne frotte pas sur le bord d'une fente et ne peut pas être endommagé de cette manière. Encore un autre avantage procuré par l'invention résulte du fait que les rainures hélicoidales possèdent une forme en V en

section droite, ainsi que le montre la figure 5.

Il a déjà été indiqué que lors du fonctionnement du bobi-

nage supraconducteur, le fil de chaque éLément de bobine est exposé

à une compression axiale et à une force de déformation radiale.

Sous l'action de ces forces, le fil supraconducteur peut être -déplacé axialement ou radialement. Or, selon l'invention, ce fil, ayant une section circulaire, est disposé dans des encoches 21 ayant une sectiondroite en V, de sorte que le fil est toujours appuié en deux points sur les flancs de chaque encoché 21. Ainsi,

quel que soit le diamètre du fil supraconducteur, le fil est tou-

jours supporté convenablement dans chacune des encoches 21. De plus, pour obtenir ce résultat, il n'est pas nécessaire de changer les dimensions des encoches en fonction du diamètre du fil. Avec cette disposition, il devient très facile d'empêcher le fil de se

déplacer dans le sens de l'axe du bobinage.

Le travail d'enroulement est -également facilité par les encoches 21 puisque le fil est convenablement maintenu en place

dans chacune d'elles au cours de ce travail.

De plus, comme le montrent les figures 6A et 6B, grâce à l'agencement et au dimensionnement des encoches 21 et des passages ou rainures 19, alternant avec les nervures, un interstice 28 de dimensions prédéterminées est formé entre chaque portion de fil traversant une rainure 19 entre une paire de nervures voisines et le fond de cette rainure, interstice à travers duquel le fluide de

refroidissement peut s'écouler par suite d'une circulation natu-

reLLe, laquelle est due à l'effet suivant. Une perte de courant alternatif des éléments de bobine développe une faible quantité de chaleur qui crée un phénomène d'ébullition dans le fluide, avec formation de bulles. Ces bulles montent dans les interstices 28 et entraînent avec elles le fluide qui s'y trouve, provoquant ainsi

une circulation naturelle. Cette circulation assure uh refroidisse-

ment efficace du fil supraconducteur par le fluide. Celui-ci cir-

cule également dans les interstices 26, formés dans les fonds des encoches 21 et Les portions de fil dirigées vers eux, voir la figure 5, ce qui contribue également au refroidissement efficace du

fil.

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La prévision selon l'invention de La feuille isolante 25' en matériau de poids moléculaire élevé, entre le premier et le deuxième gabarit, ainsi qu'entre les gabarits suivants, permet d'éviter la diminution du pouvoir isolant aux points de jonction des segments (17 et 18 par exemple) o les lèvres 22-1 à 22-4 se recouvrent. Naturellement, bien que le deuxième gabarit d'enroulement du mode de réalisation décrit soit composé de deux segments, il

peut être constitué aussi de trois ou davantage de segments.

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Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Bobinage supraconducteur pourvu d'au moins un fil supraconducteur et immergé dans un fluide de refroidissement, de manière que le fil supraconducteur soit refroidi par son contact avec le fluide, le bobinage comprenant: une première unité de bobinage (11) comportant un premier gabarit d'enroulement cylindrique (13) avec une première rainure hélicoîdale dans sa surface externe et un premier élément de bobine (14) constitué par une partie d'un fil supraconducteur disposée en hélice dans la première rainure, le premier gabarit (13) présentant à sa surface externe un premier dispositif d'écoulement de fluide pour permettre au fluide de refroidissement de venir en contact avec la partie concernée du fil supraconducteur; et une deuxième unité de bobinage (12) comportant un deuxième gabarit d'enroulement cylindrique (15) avec une deuxième rainure hélicoidale dans sa surface externe, la deuxième unité (12) étant disposée concentriquement autour de la première unité (13), et un deuxième élément de bobine (16) constitué par une autre partie dudit fil supraconducteur, partie qui est disposée en hélice dans la deuxième rainure,

caractérisé en ce que le deuxième gabarit (15) est com-

posé de segments (17, 18) assemblés en une forme cylindrique et chaque segment (17, 18) présente dans sa surface externe des encoches (21) ou des creux semblables qui définissent la deuxième rainure lorsque les segments (17, 18) sont assemblés pour former le

deuxième gabarit (15), de même qu'une partie d'un deuxième dispo-

sitif d'écoulement de fluide pour permettre au fluide de refroidis-

sement de venir en contact avec ladite autre partie du fil supra-

conducteur.

2. Bobinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième gabarit (15) présente une découpe (23, 24) formée entre deux segments (17, 18) voisins, à travers de laquelle est

passé le fil supraconducteur, venant du premier gabarit d'enroule-

ment (13), et guidé jusque sur la surface externe du deuxième

gabarit (15).

3. Bobinage selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacun des segments (17, 18) présente des extrémités, dans le sens circonférentiel, avec des parties de recouvrement (22-1 à 22-4), en vue du recouvrement des jonctions entre les segments (17, 18) à leurs extrémités circonférentielles, la découpe (23, 24)

étant ménagée dans les parties de recouvrement (22-1 à 22-4).

4. Bobinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gabarits d'enroulement (13, 15) sont formés d'une résine isolante.

5. Bobinage selon la revendication 1, caractérisé en ce

que le deuxième gabarit d'enroulement (15) est composé de deux seg-

ments (17, 18).

6. Bobinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des segments (17, 18) présente des nervures (20) formées sur sa surface externe et s'étendant dans le sens de l'axe du deuxième gabarit (15), ainsi qu'une rainure (19) formant un passage

d'écoulement pour le fluide entre chaque paire de nervures voi-

sines.

7. Bobinage selon la revendication 6, caractérisé en ce que les encoches (21) sont formées dans les surfaces externes des

nervures (20).

8. Bobinage selon la revendication 1, caractérisé en ce

que les encoches (21) possèdent une forme en V en section droite.

9. Bobinage selon la revendication 8, caractérisé en ce que le fil supraconducteur possède une section circulaire et chacune des encoches (21) comporte un fond avec un interstice (26) pour permettre l'écoulement de fluide de refroidissement entre le fond de l'encoche et la portion du fil supraconducteur dirigée vers

ce fond lorsque le fil est disposé dans les encoches (21).

10. Bobinage selon la revendication 6, caractérisé en ce

que les encoches (21) sont moins profondes que les rainures d'écou-

lement (19).

11. Bobinage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une feuille isolante (25) disposée entre la première unité de bobinage (11) et la deuxième unité de bobinage (12).

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12. Bobinage supraconducteur pourvu d'au moins un fiL supraconducteur et immergé dans un fluide de refroidissement, de manière que le fiL soit refroidi par son contact avec Le fluide, bobinage qui comprend une première unité de bobinage (11) et une deuxième unité de bobinage (12), caractérisé en ce que chaque unité de bobinage comporte un gabarit cylindrique d'enroulement (13, 15) qui présente dans sa surface externe une rainure hélicoldale de section droite en V et au moins un passage (19) pour l'écoulement

du fluide, ménagé dans sa surface externe et permettant l'écoule-

ment du fluide de refroidissement à travers Lui, le gabarit d'en-

roulement (13) de la première unité de bobinage (11) étant disposé

concentriquement par rapport à celui de la deuxième unité de bobi-

nage (12), et un éLément de bobine (14, 16) constitué par une partie du fil supraconducteur disposée en hélice dans la rainure et amenée en contact avec le fluide de refroidissement dans le passage

d'écoulement (19).

13. Bobinage selon la revendication 12, caractérisé en ce que chacun des gabarits (13, 15) porte sur sa surface externe des nervures (20) orientées dans le sens de l'axe du gabarit et, entre chaque paire de nervures (20) voisines, une rainure définissant un

passage d'écoulement (19).

14. Bobinage seLon la revendication 13, caractérisé en ce que les nervures (20) de chacun des gabarits (13, 15) présentent des encoches (21) ménagées dans les surfaces externes des nervures

et définissant ensemble la rainure hélicoidale.

15. Bobinage selon la revendication 14, caractérisé en ce que le fil supraconducteur possède une section circulaire et chaque encoche (21) comporte une partie de fond avec un interstice (26) permettant l'écoulement de fluide de refroidissement entre la partie de fond et la portion du fil supraconducteur dirigée vers la

partie de fond lorsque le fil est disposé dans les encoches (21).

16. Bobinage selon la revendication 15, caractérisé en ce que les encoches (21) sont moins profondes que les rainures formant

les passages d'écoulement (19).