FR2812444A1 - Variable solenoid characteristic manufacture process having cylindrical metal tube helical grooves formed with outer mould fusible alloy/resin space added/heated above fusion point forming solenoid. - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE DE REALISATION D'UN SOLENOIDE A CARACTERISTIQUESPROCESS FOR PRODUCING A SOLENOID WITH CHARACTERISTICS
VARIABLES LE LONG DE SON AXEVARIABLES ALONG ITS AXIS
La présente invention se rapporte à un procédé de réalisation d'un The present invention relates to a method for producing a
solénoïde, en particulier à caractéristiques variables le long de son axe. solenoid, in particular with variable characteristics along its axis.
Pour réaliser des solénoïdes à pas et à nombre de brins variables le long de leur axe, tels que des solénoïdes utilisés dans des dispositifs de compression d'onde électromagnétique, on soude ou on brase au fil principal de l'enroulement, aux endroits appropriés, un ou plusieurs autres fils, tous isolés entre eux après soudage. Lorsque de tels solénoïdes sont soumis à des courants élevés, il faut particulièrement soigner les soudures ou brasures, qui doivent être exemptes de porosités, d'inclusions et de collages, ce qui est difficile à réaliser et surtout à contrôler. De même, I'isolation de bonne qualité des différents fils de l'enroulement, à l'aide d'un fin ruban de matériau isolant (" Téflon " par exemple) est difficile à réaliser, et ne peut To make solenoids with variable pitch and number of strands along their axis, such as solenoids used in electromagnetic wave compression devices, we weld or braze with the main wire of the winding, at the appropriate places, one or more other wires, all isolated from each other after welding. When such solenoids are subjected to high currents, special care must be taken in the welds or solders, which must be free of porosities, inclusions and bonding, which is difficult to achieve and above all to control. Similarly, good quality insulation of the different wires of the winding, using a thin strip of insulating material ("Teflon" for example) is difficult to achieve, and cannot
être automatisée. Il résulte de ces difficultés un coût de réalisation élevé. be automated. These difficulties result in a high cost of production.
La présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'un solénoïde, en particulier à caractéristiques (pas et/ou nombre de conducteurs et/ou section) variables le long de son axe, procédé qui soit simple et peu onéreux à mettre en oeuvre, tout en permettant d'obtenir un solénoïde The subject of the present invention is a method for producing a solenoid, in particular with characteristics (pitch and / or number of conductors and / or section) variable along its axis, a method which is simple and inexpensive to implement , while making it possible to obtain a solenoid
exempt de tous défauts.free from all defects.
La présente invention a également pour objet un solénoïde, en particulier à caractéristiques variables le long de son axe, qui soit de très bonne qualité homogène sur toute sa longueur et pouvant être désolidarisé The present invention also relates to a solenoid, in particular with variable characteristics along its axis, which is of very good homogeneous quality over its entire length and which can be separated.
de son mandrin-support tout en conservant ses caractéristiques. of its support mandrel while retaining its characteristics.
Le procédé conforme à l'invention consiste à prendre un tube métallique ayant les diamètres et longueur totale du solénoïde à réaliser, à l'usiner sur environ la moitié de son épaisseur, sur sa face extérieure, pour y former la trace hélicoïdale du solénoTde, à entourer le tube métallique ainsi usiné d'un moule de forme intérieure cylindrique coaxiale au tube et d'un diamètre supérieur au diamètre extérieur du tube métallique, qui est maintenu de façon fixe par rapport au moule, à couler un alliage fusible à point de fusion avantageusement égal ou inférieur à environ 100 C dans l'espace compris entre le moule et le tube métallique, à usiner la face intérieure du tube, à chauffer l'alliage fusible à une température légèrement supérieure à son point de fusion jusqu'à éliminer tout cet alliage, et à couler The process in accordance with the invention consists in taking a metal tube having the diameters and total length of the solenoid to be produced, in machining it over approximately half of its thickness, on its outer face, in order to form there the helical trace of the solenoid, to surround the metal tube thus machined with a mold of cylindrical internal shape coaxial with the tube and with a diameter greater than the external diameter of the metal tube, which is fixedly fixed relative to the mold, to cast a fusible alloy at point of melting advantageously equal to or less than about 100 ° C. in the space between the mold and the metal tube, to machine the inner face of the tube, to heat the fusible alloy to a temperature slightly above its melting point until eliminated all this alloy, and to flow
une résine isolante sur la face extérieure de l'enroulement. an insulating resin on the outside of the winding.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la The present invention will be better understood on reading the
description détaillée d'un mode de mise en oeuvre, pris à titre d'exemple non detailed description of an implementation mode, taken by way of example not
limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel: * les figures 1A à 1F sont des vues partielles simplifiées en coupe d'un solénoïde conforme à l'invention à différentes étapes successives de sa réalisation, et * la figure 2 est une vue extérieure en perspective et partielle d'un solénoïde tel qu'obtenu selon le procédé de la présente invention. La présente invention est décrite ci-dessous en référence à la réalisation d'un solénoïde pour générateur d'impulsions électromagnétiques de forte puissance, solénoïde dont le pas et/ou le nombre de conducteurs varient d'une extrémité à l'autre de sa longueur, mais il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à cette seule application, et qu'elle peut être mise en oeuvre pour réaliser des solénoïdes d'autres types, tels que des solénoïdes réguliers dont les spires successives sont jointives tout en devant être fortement isolées entre elles, ou bien des solénoïdes autoportants dont I'enroulement ne serait pas suffisamment rigide pour leur garder une forme limiting and illustrated by the appended drawing, in which: * FIGS. 1A to 1F are simplified partial views in section of a solenoid in accordance with the invention at different successive stages of its production, and * FIG. 2 is an external view in perspective and partial of a solenoid as obtained according to the method of the present invention. The present invention is described below with reference to the production of a solenoid for generating high-power electromagnetic pulses, a solenoid whose pitch and / or number of conductors vary from one end to the other of its length. , but it is understood that the invention is not limited to this single application, and that it can be implemented to produce solenoids of other types, such as regular solenoids whose successive turns are contiguous while having to be strongly isolated from each other, or else freestanding solenoids whose winding would not be rigid enough to keep them in shape
déterminée après bobinage si l'on n'appliquait pas l'invention. determined after winding if the invention was not applied.
La première étape de l'invention consiste à usiner un tube métallique 1 à section circulaire dont la longueur est égale ou supérieure à celle du solénoïde à obtenir, et dont l'épaisseur est sensiblement égale au diamètre du fil métallique que l'on utiliserait pour bobiner le solénoïde selon le procédé classique. Il est à noter que la section du conducteur de solénoïde réalisé selon le procédé de l'invention est rectangulaire (ou pratiquement rectangulaire avec des coins pouvant être arrondis si l'outil d'usinage est prévu et guidé à cet effet), ce qui peut nécessiter d'adapter l'épaisseur du tube 1 en conséquence, pour qu'il présente les mêmes caractéristiques de densité de courant admissible que le conducteur classique à section circulaire. La première étape (figure 1A) consiste à graver dans la face extérieure du tube 1 un sillon hélicoïdal 2 dont la profondeur est pratiquement égale à la moitié de l'épaisseur du tube 1. Le profil de ce sillon peut être rectangulaire, comme représenté sur le dessin, mais il peut avoir une autre forme, par exemple un fond rectangulaire s'évasant progressivement au niveau de la face extérieure du cylindre, afin d'arrondir les arêtes de la partie subsistante. La largeur du sillon et/ou son pas peut The first step of the invention consists in machining a metal tube 1 with circular section whose length is equal to or greater than that of the solenoid to be obtained, and whose thickness is substantially equal to the diameter of the metal wire that would be used for wind the solenoid according to the conventional method. It should be noted that the section of the solenoid conductor produced according to the method of the invention is rectangular (or practically rectangular with corners which can be rounded if the machining tool is provided and guided for this purpose), which can need to adapt the thickness of the tube 1 accordingly, so that it has the same characteristics of admissible current density as the conventional conductor with circular section. The first step (FIG. 1A) consists in etching in the outside face of the tube 1 a helical groove 2 whose depth is practically equal to half the thickness of the tube 1. The profile of this groove can be rectangular, as shown on the drawing, but it may have another shape, for example a rectangular bottom which widens progressively at the level of the external face of the cylinder, in order to round the edges of the remaining part. The width of the groove and / or its pitch can
varier de façon continue ou par sauts. vary continuously or in jumps.
A l'étape suivante (figure 1 B), on place le tube 1 ainsi gravé extérieurement à l'intérieur d'un moule qui est par exemple un autre tube métallique 3, qui a un diamètre intérieur légèrement supérieur (de quelques millimètres par exemple) au diamètre extérieur, avant gravure, du tube 1. La longueur du tube 3 est sensiblement égale à celle du tube 1: elle doit être au l0 moins égale à celle de la partie gravée du tube 1. Le tube 3 est fixé au support (non représente) du tube 1, de façon qu'ils soient coaxiaux entre eux. Ensuite, on coule dans l'espace compris entre ces deux tubes un matériau fusible 4. Ce matériau 4 a avantageusement une température de fusion inférieure à 100 C. Ce peut être un alliage quaternaire, par exemple un alliage dénommé " CERROBEND ", fusible à 99 C; La caractéristique essentielle du matériau 4 est qu'il puisse être In the next step (FIG. 1B), the tube 1 thus etched on the outside is placed inside a mold which is, for example, another metal tube 3, which has a slightly larger internal diameter (by a few millimeters for example ) to the outside diameter, before etching, of the tube 1. The length of the tube 3 is substantially equal to that of the tube 1: it must be at least 10 equal to that of the etched part of the tube 1. The tube 3 is fixed to the support (not shown) of the tube 1, so that they are coaxial with each other. Then, a fusible material 4 is poured into the space between these two tubes. This material 4 advantageously has a melting temperature of less than 100 C. It can be a quaternary alloy, for example an alloy called "CERROBEND", fusible with 99 C; The essential characteristic of the material 4 is that it can be
facilement et complètement éliminé après la quatrième étape décrite ci- easily and completely eliminated after the fourth step described above
dessous, tout en adhérant fortement aux tubes 1 et 3 jusqu'à cette quatrième étape (pour permettre l'exécution facile et sûre de la troisième étape décrite below, while strongly adhering to tubes 1 and 3 until this fourth step (to allow easy and safe execution of the third step described
ci-dessous).below).
A la troisième étape (figure 1C), on grave dans la face intérieure du tube 1 un sillon hélicoïdal 5 qui est l'image exacte du sillon 2 par rapport à une surface cylindrique circulaire 6 (dont la trace est visible en figure 1 B) coaxiale au tube 1, passant par le fond du sillon 2. Si la profondeur du sillon 2 et égale à la moitié de l'épaisseur du tube 1, celle du sillon 5 lui est égale, In the third step (FIG. 1C), a helical groove 5 is engraved in the inner face of the tube 1 which is the exact image of the groove 2 relative to a circular cylindrical surface 6 (the trace of which is visible in FIG. 1B) coaxial with the tube 1, passing through the bottom of the groove 2. If the depth of the groove 2 and equal to half the thickness of the tube 1, that of the groove 5 is equal to it,
et il ne doit plus subsister de matériau du tube 1 au fond du sillon 5, c'est-à- and there should no longer be any material from the tube 1 at the bottom of the groove 5, that is
dire que le gravage du sillon 5 doit faire apparaître dans le fond de ce sillon le matériau 4. Bien entendu, si, pour des raisons de commodité d'usinage ou de tenue mécanique du tube 1, la profondeur du sillon 2 était plus grande ou plus petite que la demi-épaisseur du tube 1, la profondeur du sillon 5 serait say that the engraving of the groove 5 must make the material 4 appear at the bottom of this groove. Of course, if, for reasons of machining convenience or mechanical strength of the tube 1, the depth of the groove 2 was greater or smaller than the half thickness of the tube 1, the depth of the groove 5 would be
diminuée ou augmentée en conséquence. decreased or increased accordingly.
A la quatrième étape (figure 1 D), on coule une résine isolante 7 sur la face intérieure du tube 1, de façon qu'elle remplisse parfaitement le sillon 5 et recouvre la face intérieure de la partie restante du tube 1 d'une épaisseur suffisante pour former un tube support rigide pouvant supporter par la suite la partie conductrice du solénoïde avant sa mise en place sur un mandrin-support solide, si un tel mandrin est prévu, ou bien pour former un support autoportant dans le cas contraire. Dans le premier cas, l'épaisseur de la couche de résine isolante 7 recouvrant la face interne du tube 1 peut être plus faible que dans le deuxième cas, et est fonction du diamètre extérieur du mandrin-support du solénoïde. Dans tous les cas, cette épaisseur de la couche de résine isolante 7 est fonction des qualités In the fourth step (FIG. 1 D), an insulating resin 7 is poured onto the inside face of the tube 1, so that it perfectly fills the groove 5 and covers the inside face of the remaining part of the tube 1 with a thickness sufficient to form a rigid support tube capable of subsequently supporting the conductive part of the solenoid before it is placed on a solid support mandrel, if such a mandrel is provided, or else to form a self-supporting support otherwise. In the first case, the thickness of the insulating resin layer 7 covering the internal face of the tube 1 may be less than in the second case, and is a function of the outside diameter of the solenoid support mandrel. In all cases, this thickness of the insulating resin layer 7 is a function of the qualities
mécaniques de cette résine et de la longueur du solénoïde. mechanics of this resin and the length of the solenoid.
Ensuite, dès que la résine 7 est durcie, on fait fondre l'alliage fusible 4, par exemple en le plongeant dans de l'eau en ébullition si cet Then, as soon as the resin 7 is hardened, the fusible alloy 4 is melted, for example by immersing it in boiling water if this
alliage a, comme mentionné ci-dessus, une température de fusion de 990C. alloy has, as mentioned above, a melting temperature of 990C.
Bien entendu, si le matériau 4 a une autre composition, et s'il fond à une température supérieure à 100 C, on emploie un procédé approprié pour le faire fondre et l'éliminer, sans endommager ni le solénoïde restant après la gravure extérieure et intérieure du tube 1, ni la résine 7. On obtient alors la structure représentée en figure 1 E. Enfin, comme représenté en figure 1F, on coule sur la face extérieure du solénoïde une couche de résine 8 remplissant parfaitement la rainure 2 dégagée par l'élimination du matériau 4. L'épaisseur de la couche 8 au-dessus de la face extérieure du solénoïde peut être sensiblement la même que celle de la couche 7 sous la face intérieure du solénoïde. Bien entendu, les couches 7 et 8 sont formées de façon connue en soi pour ne renfermer aucune bulle d'air qui serait préjudiciable à la tenue en haute tension du solénoïde. Comme représenté sur le dessin, les couches 7 et 8 débordent axialement du solénoïde et se rejoignent au-delà des extrémités Of course, if the material 4 has another composition, and if it melts at a temperature above 100 ° C., an appropriate process is used to melt and eliminate it, without damaging either the solenoid remaining after the external etching and inside of the tube 1, neither the resin 7. The structure shown in FIG. 1 is then obtained. Finally, as shown in FIG. 1F, a layer of resin 8 is poured onto the outside of the solenoid, perfectly filling the groove 2 released by the elimination of the material 4. The thickness of the layer 8 above the outer face of the solenoid can be substantially the same as that of the layer 7 under the inner face of the solenoid. Of course, the layers 7 and 8 are formed in a manner known per se so as not to contain any air bubble which would be detrimental to the high voltage withstand of the solenoid. As shown in the drawing, layers 7 and 8 extend axially from the solenoid and meet beyond the ends
1A et 1 B de ce solénoïde, afin de l'enrober complètement. 1A and 1B of this solenoid, in order to coat it completely.
On a représenté en figure 2 un exemple de solénoïde réalisé selon le procédé de l'invention, les couches 7 et 8 n'étant pas représentées pour la clarté du dessin. On y voit clairement les changements de section successifs du solénoïde, c'est-à-dire, dans le cas présent, qu'en différents points successifs il présente des " embranchements " desquels partent un ou plusieurs conducteurs " secondaires ". Il est important de noter que ces embranchements ne résultent pas d'un soudage de conducteurs " secondaires " à un conducteur principal, comme c'est le cas pour l'art antérieur, mais d'un simple usinage d'un tube homogène, et que ces FIG. 2 shows an example of a solenoid produced according to the method of the invention, the layers 7 and 8 not being shown for clarity of the drawing. One sees there clearly the successive changes of section of the solenoid, that is to say, in the present case, that at different successive points it has "branches" from which one or more "secondary" conductors leave. It is important to note that these branches do not result from welding of "secondary" conductors to a main conductor, as is the case for the prior art, but from a simple machining of a homogeneous tube, and what is
" embranchements " sont donc parfaitement homogènes. "branches" are therefore perfectly homogeneous.
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2000
- 2000-07-28 FR FR0009977A patent/FR2812444B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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