FR2666445A1 - Method of producing an electric coil for a variable field and coil thus produced - Google Patents
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Abstract
Description
Procédé de réalisation d'une bobine électrique pour champ variable et bobine ainsi réalisée.Method for producing an electric coil for a variable field and coil thus produced.
La présente invention concerne la création d'un champ magnétique variable, notamment d'un champ à variation rapide tel qu'un champ pulsé. Elle concerne notamment le cas où les impulsions à engendrer doivent correspondre à un flux magnétique important. The present invention relates to the creation of a variable magnetic field, in particular a rapidly varying field such as a pulsed field. It relates in particular to the case where the pulses to be generated must correspond to a large magnetic flux.
La réalisation d'une bobine destinée à créer un champ magnétique comporte de manière connue une succession d'opérations de formation de nappes conductrices. Chaque nappe est formée par enroulement hélicoïdal d'un conducteur autour d'un mandrin ou d'un support. Des couches isolantes sont interposées entre les nappes conductrices successives. The production of a coil intended to create a magnetic field comprises, in known manner, a succession of operations for forming conductive layers. Each ply is formed by helical winding of a conductor around a mandrel or a support. Insulating layers are interposed between the successive conductive layers.
Les bobines connues ne permettent pas aisément d'engendrer des impulsions intenses de champ magnétique présentant des fronts raides. Known coils do not easily generate intense magnetic field pulses with stiff edges.
La présente invention a notamment pour but de permettre, à l'aide d'une bobine de faible coût de réalisation, de créer aisément des champs magnétiques intenses et rapidement variables. The object of the present invention is in particular to allow, using a coil of low production cost, to easily create intense magnetic fields which are rapidly variable.
Selon la présente invention l'on forme chaque nappe conductrice de cette bobine en enroulant sur un petit nombre de tours un grand nombre de conducteurs qui sont dévidés en parallèle à partir de berceaux d'alimentation répartis angulairement sur une couronne d'alimentation coaxiale à la bobine. According to the present invention, each conductive sheet of this coil is formed by winding over a small number of turns a large number of conductors which are unwound in parallel from feed cradles distributed angularly on a feed ring coaxial with the coil.
A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire ci-après comment la présente invention peut être mise en oeuvre, étant entendu que les éléments et dispositions mentionnés et représentés ne le sont qu'à titre d'exemples non limitatifs. Using the attached schematic figures, we will describe below how the present invention can be implemented, it being understood that the elements and arrangements mentioned and represented are only by way of nonlimiting examples.
Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence.When the same element is represented in several figures, it is designated therein by the same reference sign.
La figure 1 représente une vue d'un conducteur d'une bobine selon la présente invention. Figure 1 shows a view of a conductor of a coil according to the present invention.
La figure 2 représente une vue de côté d'une bobine selon la présente invention en cours de réalisation. Figure 2 shows a side view of a coil according to the present invention in progress.
La figure 3 représente une vue en coupe axiale de la bobine de la Figure 2. FIG. 3 represents a view in axial section of the coil of FIG. 2.
La figure 4 représente une vue en coupe transversale d'un dispositif de réalisation à la fin de la formation d'une troisième nappe conductrice d'une bobine selon la présente invention. Figure 4 shows a cross-sectional view of an embodiment device at the end of the formation of a third conductive sheet of a coil according to the present invention.
Les figures 5, 7, 8 et 9 représentent des vues en coupes axiales de ce dispositif à la fin de la réalisation de cette troisième nappe, après la mise en place consécutive d'une couche isolante sur cette troisième nappe, et au début de la formation d'une quatrième nappe conductrice de cette bobine, respectivement. FIGS. 5, 7, 8 and 9 show views in axial sections of this device at the end of the production of this third ply, after the consecutive installation of an insulating layer on this third ply, and at the start of the formation of a fourth conductive sheet of this coil, respectively.
La figure 6 représente un détail à échelle agrandie de la figure 5. FIG. 6 represents a detail on an enlarged scale of FIG. 5.
La bobine donnée en exemple est constituée de douze conducteurs qui sont au moins approximativement plats, tels que les conducteurs C. Chacun de ces conducteurs est constitué d'un nombre p, qui est par exemple trois, de fils électriques isolés à section circulaire F1, F2, F3 (Voir figure 1). Ces trois fils sont fournis par trois dévidoirs 14A, 14B et 14C dont l'ensemble est représenté symboliquement sur la figure 5 sous la forme d'un dévidoir 14. Ces trois fils sont juxtaposés sans collage par un guide de sortie commun 16 (Voir figure 5 et 6). La largeur de ce conducteur est alors par exemple égale à trois fois son épaisseur qui est égale au diamètre de ces fils. Le nombre p peut être supérieur à 3, si le diamètre d'enroulement des conducteurs est grand. The example coil consists of twelve conductors which are at least approximately flat, such as conductors C. Each of these conductors consists of a number p, which is for example three, of insulated electrical wires with circular section F1, F2, F3 (See Figure 1). These three wires are supplied by three reels 14A, 14B and 14C, the assembly of which is symbolically represented in FIG. 5 in the form of a reel 14. These three wires are juxtaposed without bonding by a common outlet guide 16 (see figure 5 and 6). The width of this conductor is then for example equal to three times its thickness which is equal to the diameter of these wires. The number p can be greater than 3, if the winding diameter of the conductors is large.
Conformément aux figures 2 et 3 ces conducteurs forment un nombre pair de nappes coaxiales, par exemple six nappes autour d'un mandrin isolant 2 présentant un axe 4. Ces nappes sont référencées de N1 à N6 en partant du mandrin. Les nappes consécutives sont séparées par des couches isolantes El à E5 qui sont constituées de tissu de verre imprégné par une résine de manière à présenter une grande résistance mécanique. Cette dernière est nécessaire d'abord pour résister à des efforts mécaniques qui sont appliqués sur les bords B1 à B5 de ces couches lors de la réalisation de la bobine, puis aux forces électromagnétiques qui sont appliquées aux nappes conductrices lors de l'utilisation de la bobine. Elles constituent donc des frettes.Une frette externe E6 constituée de la même manière est appliquée sur la nappe N6. In accordance with FIGS. 2 and 3, these conductors form an even number of coaxial plies, for example six plies around an insulating mandrel 2 having an axis 4. These plies are referenced from N1 to N6 starting from the mandrel. The consecutive plies are separated by insulating layers E1 to E5 which are made of glass fabric impregnated with a resin so as to have a high mechanical resistance. The latter is necessary first to resist mechanical forces which are applied to the edges B1 to B5 of these layers during the production of the coil, then to the electromagnetic forces which are applied to the conductive layers when using the coil. They therefore constitute frets. An external fret E6 constituted in the same way is applied to the ply N6.
Les conducteurs de la nappe N1 constituent des prolongements de ceux d'une nappe d'entrée 6 dont les conducteurs sont accrochés au mandrin par des moyens non représentés. The conductors of the ply N1 constitute extensions of those of an input ply 6 whose conductors are attached to the mandrel by means not shown.
Ceux de la nappe N6 se prolongent sous la forme d'une nappe de sortie 8. Les bornes de la bobine sont formées entre deux anneaux conducteurs coaxiaux non représentés connectés aux extrémités des conducteurs de ces deux nappes. Those of the N6 ply extend in the form of an output ply 8. The terminals of the coil are formed between two coaxial conductive rings not shown connected to the ends of the conductors of these two plies.
De manière générale cette bobine présente la particularité suivante
Chaque nappe conductrice N1-N6 comporte un grand nombre de conducteurs en parallèle formant chacun un seul tour, chaque conducteur C passant d'une nappe telle que N3 à la suivante telle que N4 en étant plié en appui sur un bord d'appui B3 d'une couche
E3 qui est isolante électriquement et résistante mécaniquement et qui sépare ces deux nappes. De plus ces conducteurs, étant plats, s'appuient par leurs largeurs sur ce bord d'appui en présentant une flexion sans torsion.In general, this coil has the following particularity
Each conductive sheet N1-N6 has a large number of conductors in parallel, each forming a single turn, each conductor C passing from one sheet such as N3 to the next such as N4 while being folded in abutment on a support edge B3 d 'a diaper
E3 which is electrically insulating and mechanically resistant and which separates these two layers. In addition, these conductors, being flat, are supported by their widths on this bearing edge by presenting a bending without torsion.
A l'aide des figures 4 à 7 on va maintenant décrire comment une telle bobine peut être réalisée. Using FIGS. 4 to 7, we will now describe how such a coil can be produced.
Le procédé de réalisation de cette bobine comporte de préférence les opérations suivantes, qui sont connues en elles-mêmes :
- Dévidage de conducteurs électriques C isolés à partir de berceaux d'alimentation Hl-H12. Conformément à la figure 6 chacun de ces berceaux tel que H1 comporte trois dévidoirs tels que 14A, 14B et 14C et un guide de sortie tel que 16 pour le conducteur fourni par ces dévidoirs.The process for producing this coil preferably includes the following operations, which are known in themselves:
- Unwinding of electrical conductors C isolated from Hl-H12 supply cradles. In accordance with FIG. 6, each of these cradles such as H1 comprises three reels such as 14A, 14B and 14C and an outlet guide such as 16 for the conductor supplied by these reels.
- Accrochage de ces conducteurs C à un mandrin cylindrique à section circulaire 2 définissant un axe de bobinage 4. Ce mandrin pourrait aussi être cylindrique à section rectangulaire, ou être conique, entre autres possibilités. - Attachment of these conductors C to a cylindrical mandrel with circular section 2 defining a winding axis 4. This mandrel could also be cylindrical with rectangular section, or be conical, among other possibilities.
- Et une succession d'opérations alternées de formations de nappes conductrices N1-N6 et de mises en places de couches isolantes E1-E5 interposées entre ces nappes à partir de ce mandrin 2 jusqu a une dernière nappe conductrice N6. Deux nappes conductrices quelconques consécutives de cette succession, telles que N3 et N4, constituent une nappe précédente et une nappe suivante et elles sont formées, ainsi qu'une couche isolante E3 qui est interposée entre ces deux nappes, à l'aide des opérations suivantes
- Formation de la nappe précédente N3 par entraînement hélicoïdal du mandrin 2 autour de l'axe de bobinage 4 par rapport aux berceaux d'alimentation Hl-H12. Cet entraînement se fait avec un sens de rotation R3, un sens de translation T3 et un angle de bobinage A3 qui sont propres à cette nappe.Cet angle est mesuré par rapport aux directions circonférentielles et choisi de manière que ces conducteurs se juxtaposent avec un intervalle prédéterminé sur un support de cette nappe. Cet intervalle prédéterminé est de préférence faible, comme représenté sur la figure 1, ou nul. Le support de la nappe est constitué par le mandrin 2, s'il s'agit de la première nappe ou par une couche isolante précedemment mise en place telle que E2.- And a succession of alternating operations of formation of conductive layers N1-N6 and placement of insulating layers E1-E5 interposed between these layers from this mandrel 2 to a last conductive layer N6. Any two consecutive conducting plies of this succession, such as N3 and N4, constitute a preceding ply and a following ply and they are formed, as well as an insulating layer E3 which is interposed between these two plies, using the following operations
- Formation of the preceding ply N3 by helical drive of the mandrel 2 around the winding axis 4 relative to the feed cradles Hl-H12. This drive is done with a direction of rotation R3, a direction of translation T3 and a winding angle A3 which are specific to this sheet. This angle is measured relative to the circumferential directions and chosen so that these conductors are juxtaposed with an interval predetermined on a support of this sheet. This predetermined interval is preferably small, as shown in Figure 1, or zero. The support of the sheet is formed by the mandrel 2, if it is the first sheet or by an insulating layer previously placed such as E2.
- Mise en place de la couche isolante interposée E3 sur la nappe précédente. Pour cette opération on enroule un tissu de verre imprégné sur la nappe conductrice N3 puis on polymérise la résine qui imprégne ce tissu. - Installation of the interposed insulating layer E3 on the previous sheet. For this operation, an impregnated glass fabric is wound on the conductive sheet N3 and then the resin which impregnates this fabric is polymerized.
- Et formation de la nappe suivante N4 par entraînement hélicoïdal du mandrin. Le sens de rotation de cette nappe R4 est identique et le sens -de translation de cette nappe T4 est opposé à ceux de la nappe précédente N3. - And formation of the following layer N4 by helical drive of the mandrel. The direction of rotation of this ply R4 is identical and the direction of translation of this ply T4 is opposite to those of the preceding ply N3.
Ce procédé se distingue des procédés connus par les points suivants
Un nombre q de berceaux d'alimentation Hl-H12 est réparti angulairement sur une couronne d'alimentation 10 coaxiale au mandrin 2 de manière que la formation de chaque nappe N3 réalise l'enroulement simultané d'un nombre q de conducteurs C.This process differs from known processes by the following points
A number q of supply cradles Hl-H12 is distributed angularly on a feed ring 10 coaxial with the mandrel 2 so that the formation of each ply N3 achieves the simultaneous winding of a number q of conductors C.
- L'entraînement hélicoïdal du mandrin 2 est arrêté après un tour de manière que cette nappe N3 soit constituée de spires simples en parallèle, le nombre de ces spires étant au moins égal au nombre q. - The helical drive of the mandrel 2 is stopped after one revolution so that this layer N3 consists of simple turns in parallel, the number of these turns being at least equal to the number q.
- Chaque couche isolante interposée telle que E3 a au moins un bord d'appui tel que B3 apte à supporter des efforts circonférentiels et longitudinaux qui lui seront appliqués par les conducteurs C. - Each interposed insulating layer such as E3 has at least one bearing edge such as B3 capable of withstanding circumferential and longitudinal forces which will be applied to it by the conductors C.
- Une opération de positionnement préparatoire est effectuée après l'opération de mise en place de couche isolante interposée E3 et avant la formation de la nappe suivante N4. Cette opération est une translation relative du mandrin dans le sens de translation T4 de la nappe suivante N4, sans rotation. Elle a pour but que chacun des conducteurs soit replié dans ce sens en appui sur le bord d'appui tel que B3 de la couche isolante interposée telle que E3. - A preparatory positioning operation is carried out after the operation of placing an interposed insulating layer E3 and before the formation of the next layer N4. This operation is a relative translation of the mandrel in the direction of translation T4 of the next ply N4, without rotation. Its purpose is that each of the conductors is folded in this direction by pressing on the bearing edge such as B3 of the interposed insulating layer such as E3.
Cette translation s'accompagne d'un rattrapage de tension des conducteurs sur leurs dévidoirs. Elle se poursuit jusqu'à ce que les conducteurs C atteignent l'angle de bobinage A4 de cette nappe suivante N4. Cet angle est plus petit que celui de la nappe précédente N3 et tel que les conducteurs C se juxtaposent avec un dit intervalle prédéterminé dans cette nappe suivante. Cet intervalle prédéterminé est de préférence le même dans toutes les nappes conductrices.This translation is accompanied by a voltage correction of the conductors on their reels. It continues until the conductors C reach the winding angle A4 of this next ply N4. This angle is smaller than that of the previous sheet N3 and such that the conductors C are juxtaposed with a said predetermined interval in this next sheet. This predetermined interval is preferably the same in all the conductive layers.
Le nombre q de berceaux d'alimentation est de préférence compris entre quatre et quarante, inclusivement. Chaque berceau H1 fournit un conducteur C qui est tiré vers le mandrin 2 selon une direction longitudinale de ce conducteur et qui présente une largeur et une épaisseur. Cette largeur est orientée selon une direction transversale de ce conducteur. Le plan formé par ces directions longitudinale et transversale de ce conducteur est parallèle à l'axe de bobinage 4. Cette épaisseur est au plus peu supérieure et de préférence inférieure à cette largeur. Elle est orientée radialement lorsque ce conducteur est en appui sur le support de nappe. The number q of supply cradles is preferably between four and forty, inclusive. Each cradle H1 provides a conductor C which is pulled towards the mandrel 2 in a longitudinal direction of this conductor and which has a width and a thickness. This width is oriented in a transverse direction of this conductor. The plane formed by these longitudinal and transverse directions of this conductor is parallel to the winding axis 4. This thickness is at most slightly greater and preferably less than this width. It is oriented radially when this conductor is supported on the sheet support.
- L'opération de positionnement préparatoire est accompagnée d'une opération de pivotement de berceaux qui est une rotation d'un demi tour environ de chacun des berceaux d'alimentation tels que H1 autour d'un axe de pivotement 12 de ce berceau. Cet axe de pivotement est au plus peu incliné sur la direction longitudinale du conducteur C qui est tiré à partir de ce berceau. Cet axe de pivotement est par exemple orienté radialement si, comme représenté, les guides de sortie 16 des berceaux d'alimentation sont fixés radialement sur la couronne 10. Ces berceaux pourraient cependant être seulement suspendus à cette couronne de manière que leurs guides de sortie et leurs axes de pivotement s'orientent parallèlement aux conducteurs C. - The preparatory positioning operation is accompanied by a cradle pivoting operation which is a rotation of approximately half a turn of each of the supply cradles such as H1 around a pivot axis 12 of this cradle. This pivot axis is at most inclined in the longitudinal direction of the conductor C which is pulled from this cradle. This pivot axis is for example oriented radially if, as shown, the outlet guides 16 of the supply cradles are fixed radially on the crown 10. These cradles could however only be suspended from this crown so that their outlet guides and their pivot axes are oriented parallel to the conductors C.
La bobine ainsi réalisée est peu coûteuse. Elle présente une inductance faible qui permet de créer un champ pulsé à fronts raides ou un champ oscillant à fréquence élevée. Ce champ peut être intense grâce à un grand nombre d'ampères-tours et à la présence de frettes. Les pertes par effet Joule restent modérées, même à de telles hautes fréquences, grâce à la petite section des fils élémentaires qui composent les conducteurs de la bobine. The coil thus produced is inexpensive. It has a low inductance which makes it possible to create a pulsed field with stiff edges or an oscillating field at high frequency. This field can be intense thanks to a large number of ampere-turns and the presence of frets. The losses by Joule effect remain moderate, even at such high frequencies, thanks to the small section of the elementary wires which compose the conductors of the coil.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9010876A FR2666445A1 (en) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | Method of producing an electric coil for a variable field and coil thus produced |
Applications Claiming Priority (1)
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| FR9010876A FR2666445A1 (en) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | Method of producing an electric coil for a variable field and coil thus produced |
Publications (1)
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|---|---|
| FR2666445A1 true FR2666445A1 (en) | 1992-03-06 |
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ID=9399998
Family Applications (1)
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| FR9010876A Withdrawn FR2666445A1 (en) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | Method of producing an electric coil for a variable field and coil thus produced |
Country Status (1)
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| FR (1) | FR2666445A1 (en) |
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- 1990-08-31 FR FR9010876A patent/FR2666445A1/en not_active Withdrawn
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