WO2004105063A2 - Enroulement pour transformateur et son procede de fabrication - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a winding for an electrical transformer and in particular a low voltage and high current secondary winding for the latter as well as a method of manufacturing such a winding.
  • transformers capable of delivering large intensity values is often difficult because of the need to wind, particularly at the secondary level, wires of large diameter. Furthermore, in such transformers, it is particularly difficult to have points on these windings, such as midpoints, making it possible to establish an output in communication with a determined number of turns, thus making it possible to take variable output voltages.
  • transformers of this type probably due to the difficulties mentioned above, are of a particularly high cost price.
  • the object of the present invention is to remedy the various aforementioned drawbacks by presenting a winding for a transformer, and in particular a low voltage and high current secondary winding, which is machined in the mass of a tubular element and which is easy to implement, and therefore of a relatively moderate manufacturing cost, and which, moreover, has voltage sampling sockets arranged on an almost arbitrary number of turns, thus allowing the user to have a voltage, in particular an output, totally adaptable according to his needs.
  • the subject of the present invention is therefore a method of manufacturing a winding, in particular for an electrical transformer, from a cylindrical tubular metallic element of polygonal cross section, characterized in that it comprises the steps consisting in:
  • the machining of the cuts will be carried out by means of a rotary machining disc.
  • the present invention also relates to a winding, in particular for an electrical transformer, consisting of a cylindrical tubular metallic element of polygonal cross section, hollowed out so as to form a helix, characterized in that at least one of the sides of the cylindrical tubular element has grooves which extend along a generatrix thereof, which are open on the 'exterior and which have a T-shaped cross section, each of these grooves being adapted to receive means for fixing an electrical connection lug.
  • the cross section of the tubular element will preferably be square, rectangular or triangular.
  • Figure 1 is a perspective view of an exemplary embodiment of a winding of a transformer according to the invention.
  • Figure 2 is a vertical sectional view of the tubular member and the rotary tool during the first machining pass.
  • FIG. 3 is a top view of the tubular element and of the machining tool shown in FIG. 2.
  • Figure 4 is a vertical sectional view of the tubular member and the rotary tool during the second machining pass.
  • FIG. 5 is a top view of the tubular element and of the machining tool shown in FIG. 4.
  • FIG. 6 is a schematic front view of an example of a transformer equipped with a winding according to the invention.
  • FIG. 7 is a top view of the transformer shown in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a side view of the transformer shown in FIGS. 6 and 7.
  • FIG 9 is a perspective view of an alternative embodiment of the present invention.
  • a winding 1 according to the invention intended to constitute in particular the secondary of a transformer.
  • This secondary winding 1 consists of a cylindrical tubular element with a straight section in the shape of a rectangle, thus comprising four main faces la, lb, le, ld.
  • This tubular element is hollowed out of a slot 2, of substantially helical shape, which passes through its thickness right through and which extends over its entire periphery from its top to its base.
  • This slot 2 is in fact made up of a series of rectilinear and parallel windows 3a, 3b, 3c, 3d which are machined from one of the four faces, namely here from the face ld.
  • the windows 3a, 3c and 3d are transverse and are machined in a single series of passes using a rotary machining disc 4 from the face ld as shown in FIGS. 2 and 3, while the windows 3b are produced during a second series of passes through the face 1b and are inclined at an angle ⁇ with respect to their transverse axis xx ', so that they liaise with the grooves corresponding 3a and 3c of the faces 1a and 1c which are adjacent to them so as to form a substantially helical slot 2, and that, when one turns around the tubular element 1, starting for example from an angle A thereof ci and passing through respective angles B, C and D, we arrive at point A ', located under point A, at a distance from it equal to the sum of the interfering space, or not P, separating the different slots, and of the width e of the slot 2.
  • a helical slot produced in the profiled element 1 is therefore ultimately obtained.
  • This embodiment is particularly advantageous in that it can be executed very easily, quickly and repetitively by numerically controlled machines which, for example, will produce all of the parallel transverse grooves from the face ld of the tube. , then, after reversing the latter and a slight inclination ⁇ , will make the grooves 3b inclined at an angle ⁇ relative to the transverse axis xx '.
  • the cross section of the winding can be easily controlled by varying the thickness e of the wall of the element. tubular 1, and also on the value of the pitch P thereof.
  • the present invention is also particularly advantageous in that it makes it possible to easily have a midpoint on such a winding by making, for example as shown in FIG. 1, a simple threaded hole 10 in an inter-slot space on which it it will be easy to fix an output terminal by suitable screwing means on a conductive wire. The user can thus select, between this output terminal and a reference terminal X, an almost any secondary voltage between 0 and the output voltage provided for the transformer.
  • FIG. 6 a particularly interesting variant of the invention in which the tubular element consists of a profiled element whose cross section, which appears clearly in Figure 7, is square, two sides opposite of the profiled element 1 having grooves 5 extending along a generatrix of the profile, which are open to the outside and have a T-shaped cross section.
  • Each of these grooves 5 is thus able to receive the head 6 a screw 7 allowing by means of a nut 9 to secure the fixing of an electrical connection lug 11 on which a conductive wire 13 is welded.
  • first external primary winding 15, and a second primary winding 15 ' which is arranged inside the secondary winding 1, which are connected to each other, in a conventional manner, by a magnetic circuit 17.
  • the secondary winding 1 of this transformer is produced by machining of a type such as that described with reference to FIG. 1.
  • the present embodiment is particularly advantageous in that it allows the user to have, between a terminal X taken as the secondary reference and a second terminal Y, of a voltage proportional to the number of turns existing between these two terminals.
  • the grooves 5 in T indeed make it possible to arrange the connection means of the terminal Y in an almost arbitrary zone of the two opposite faces 1a and 1b.
  • the cross section of the tubular element can be of any shape. It can thus, as shown in FIG. 9, be of triangular cross section or else of polygonal cross section, and this according to the specific uses desired by the user.
  • a first series of passes machining n ⁇ 1 sides will be produced. These passes can preferably be transverse to the tubular element and then a second series of passes on the remaining side whose inclination ⁇ will make it possible to join slots on the adjacent sides so as to form a helical machining.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un enroulement (1) notamment pour transformateur électrique à partir d'un élément métallique tubulaire cylindrique de section droite polygonale. Ce procédé est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à : - usiner, en une première série de passes, une série de découpes sensiblement parallèles entre elles à travers l'ensemble des côtés (la, lc, ld) de l'élément tubulaire à l'exception d'un dernier côté (1b), - usiner en une seconde série de passes des découpes dans ledit dernier côté (lb) afin d'assurer la jonction des découpes débouchant dans les côtés adjacents à celui-ci, de façon que ces découpes soient en continuité les unes des autres et constituent une rainure unique de forme hélicoïdale.

Description

ENROULEMENT POUR TRANSFORMATEUR ET SON
PROCEDE DE FABRICATION
La présente invention concerne un enroulement pour transformateur électrique et notamment un enroulement secondaire basse tension et forte intensité pour celui-ci ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel enroulement.
La fabrication des transformateurs en mesure de délivrer des valeurs d' intensité importantes est souvent difficile en raison de la nécessité de bobiner, notamment au niveau du secondaire, des fils de diamètre important. Par ailleurs, dans de tels transformateurs, il est particulièrement difficile de disposer sur ces enroulements des points, tels que des points milieu, permettant d' établir une sortie en communication avec un nombre de spires déterminé permettant ainsi de prélever des tensions de sortie variables. On sait de plus que les transformateurs de ce type, vraisemblablement en raison des difficultés précédemment mentionnées, sont d'un prix de revient particulièrement élevé. On a proposé, dans le brevet US-A-3731243 un procédé de fabrication d'un enroulement pour transformateur électrique dans lequel on part d'un élément tubulaire cylindrique de section droite carrée que l'on usine au moyen d'un disque à tronçonner avec lequel on réalise successivement sur chacune des faces de cet élément cylindrique des rainures inclinées qui se rejoignent d'un côté à l'autre de façon à former une spire hélicoïdale. Cette technique présente l'inconvénient d'une mise en oeuvre longue et complexe dans la mesure où l'on doit réaliser des rainures parallèles et inclinées sur chacune des faces de l'élément tubulaire. La présente invention a pour but de remédier aux divers inconvénients précités en présentant un enroulement pour transformateur, et notamment un enroulement secondaire basse tension et forte intensité, qui est usiné dans la masse d'un élément tubulaire et qui est facile à mettre en oeuvre, et donc d'un coût de fabrication relativement modéré, et qui, de plus, possède des prises de prélèvement de tension disposées sur un nombre de spires quasiment quelconque, permettant ainsi à l'utilisateur de disposer d'une tension, notamment de sortie, totalement adaptable en fonction de ses besoins.
La présente invention a ainsi pour objet un procédé de fabrication d' un enroulement notamment pour transformateur électrique à partir d'un élément métallique tubulaire cylindrique de section droite polygonale caractérisé en ce qu' il comporte les étapes consistant à :
- usiner, en une première série de passes, une série de découpes sensiblement parallèles entre elles à travers l'ensemble des côtés de l'élément tubulaire à l'exception d'un dernier côté,
- usiner en une seconde série de passes des découpes dans ledit dernier côté afin d'assurer la jonction des découpes débouchant dans les côtés adjacents à celui-ci, de façon que ces découpes soient en continuité les unes des autres et constituent une rainure unique de forme hélicoïdale .
Préférentiellement l'usinage des découpes sera effectué au moyen d'un disque d'usinage rotatif.
La présente invention a également pour objet un enroulement, notamment pour transformateur électrique, constitué d'un élément métallique tubulaire cylindrique de section droite polygonale, creusé de façon à former une hélice, caractérisé en ce qu'au moins l'un des côtés de l'élément tubulaire cylindrique comporte des rainures qui s'étendent suivant une génératrice de celui-ci, qui sont ouvertes sur l'extérieur et qui ont une section droite en forme de T, chacune de ces rainures étant apte à recevoir des moyens de fixation d'une cosse de liaison électrique. La section droite de l'élément tubulaire sera préférentiellement de forme carrée, rectangulaire ou triangulaire.
On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel :
La figure 1 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'un enroulement d'un transformateur suivant l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe verticale de l'élément tubulaire et de l'outil rotatif au cours de la première passe d'usinage. La figure 3 est une vue de dessus de l'élément tubulaire et de l'outil d'usinage représentés sur la figure 2.
La figure 4 est une vue en coupe verticale de l'élément tubulaire et de l'outil rotatif au cours de la seconde passe d'usinage.
La figure 5 est une vue de dessus de l'élément tubulaire et de l'outil d'usinage représentés sur la figure 4. La figure 6 est une vue de face schématique d'un exemple de transformateur équipé d'un enroulement suivant 1' invention.
La figure 7 est une vue de dessus du transformateur représenté sur la figure 6.
La figure 8 est une vue de profil du transformateur représenté sur les figures 6 et 7.
La figure 9 est une vue en perspective d'une variante de mise en oeuvre de la présente invention. On a représenté en perspective sur la figure 1 un enroulement 1 suivant l'invention destiné à constituer notamment le secondaire d'un transformateur. Cet enroulement secondaire 1 est constitué d'un élément tubulaire cylindrique à section droite en forme de rectangle, comportant ainsi quatre faces principales la, lb, le, ld. Cet élément tubulaire est creusé d'une fente 2, de forme sensiblement hélicoïdale, qui traverse son épaisseur de part en part et qui s'étend sur toute sa périphérie de son sommet à sa base. Cette fente 2 est en fait constituée d'une série de fenêtres rectilignes et parallèles 3a, 3b, 3c, 3d qui sont usinées à partir de l'une des quatre faces, à savoir ici à partir de la face ld. Ainsi que représenté sur les figures 1 à 5, les fenêtres 3a, 3c et 3d sont transversales et sont usinées en une seule série de passes à l'aide d'un disque rotatif d'usinage 4 à partir de la face ld ainsi que représenté sur les figures 2 et 3, alors que les fenêtres 3b sont réalisées lors d'une seconde série de passes à travers la face lb et sont inclinées d'un angle α par rapport à leur axe transversal xx' , de façon telle qu'elles assurent la liaison avec les rainures correspondantes 3a et 3c des faces la et le qui leur sont adjacentes de façon à former une fente sensiblement hélicoïdale 2, et que, lorsque l'on tourne autour de l'élément tubulaire 1, partant par exemple d'un angle A de celui-ci et passant par des angles respectifs B, C et D, on arrive au point A' , situé sous le point A, à une distance de celui-ci égale à la somme de l'espace interfente, ou pas P, séparant les différentes fentes, et de la largeur e de la fente 2. On obtient donc en définitive une fente hélicoïdale réalisée dans l'élément profilé 1.
Ce mode de réalisation est particulièrement intéressant en ce qu'il peut être exécuté de façon très facile, rapide et répétitive par des machines à commande numérique qui, par exemple, réaliseront l'ensemble des rainures parallèles transversales à partir de la face ld du tube, puis, après retournement de celui-ci et une légère inclinaison α, réaliseront les rainures 3b inclinées d'un angle α par rapport à l'axe transversal xx' .
Un tel mode de mise en œuvre s'est ainsi révélé être particulièrement facile, rapide et peu coûteux, à mettre en oeuvre en comparaison d'une part des réalisations bobinées de l'état antérieur de la technique nécessitant de faire appel à des enroulements constitués de fils de très forte section, et d'autre part de la réalisation suivant le brevet US-A-3731243 qui nécessite autant de séries de passes que de faces du tube cylindrique.
Dans le présent mode de mise en oeuvre, la section droite de l'enroulement pourra être facilement contrôlée en jouant sur l'épaisseur e de la paroi de l'élément tubulaire 1, et également sur la valeur du pas P de celui- ci.
La présente invention est également particulièrement intéressante en ce qu'elle permet de disposer facilement un point milieu sur un tel enroulement en réalisant, par exemple ainsi que représenté sur la figure 1, un simple trou fileté 10 dans un espace inter-fentes sur lequel il sera facile de venir fixer, par des moyens de vissage appropriés une borne de sortie, sur un fil conducteur. L'utilisateur pourra ainsi sélectionner, entre cette borne de sortie et une borne de référence X, une tension secondaire quasiment quelconque comprise entre 0 et la tension de sortie prévue pour le transformateur.
On a représenté sur les figures 6 à 8 une variante particulièrement intéressante de l'invention dans laquelle l'élément tubulaire est constitué d'un élément profilé dont la section droite, qui apparaît clairement sur la figure 7, est de forme carrée, deux côtés opposés de l'élément profilé 1 comportant des rainures 5 s' étendant suivant une génératrice du profilé, qui sont ouvertes sur l'extérieur et ont une section droite en forme de T. Chacune de ces rainures 5 est ainsi apte à recevoir la tête 6 d'une vis 7 permettant au moyen d'un écrou 9 d'assurer la fixation d'une cosse de liaison électrique 11 sur laquelle est soudé un fil conducteur 13. Ainsi que représenté sur la figure 7 le transformateur peut être constitué d'un premier bobinage primaire 15 externe, et d'un second bobinage primaire 15' qui est disposé à l'intérieur de l'enroulement secondaire 1, qui sont liés entre eux, de façon classique, par un circuit magnétique 17. Ainsi qu'il en était du précédent, l'enroulement secondaire 1 de ce transformateur est réalisé par usinage d' un type tel que celui décrit en regard de la figure 1. Le présent mode de mise en oeuvre est particulièrement intéressant en ce qu'il permet à l'utilisateur de disposer, entre une borne X prise comme référence du secondaire et une seconde borne Y, d'une tension proportionnelle au nombre de spires existant entre ces deux bornes. Les rainures 5 en T permettent en effet de disposer les moyens de connexion de la borne Y en une zone quasiment quelconque des deux faces opposées la et lb. Bien entendu, suivant l'invention, la section droite de l'élément tubulaire peut être de forme quelconque. Elle peut ainsi, comme représenté sur la figure 9, être de section droite triangulaire ou encore de section droite polygonale, et ceci en fonction des utilisations spécifiques souhaitées par l'utilisateur.
Ainsi dans le cas d'un élément tubulaire de section polygonale de n côtés on réalisera une première série de passes usinant n-1 côtés. Ces passes pouvant préférentiellement être transversales à l'élément tubulaire puis une deuxième série de passes sur le côté restant dont l'inclinaison α permettra de joindre des fentes des côtés adjacents de façon à former un usinage hélicoïdal .

Claims

REVENDICATIONS
1.- Procédé de fabrication d'un enroulement (1) notamment pour transformateur électrique à partir d'un élément métallique tubulaire cylindrique de section droite polygonale caractérisé en ce qu' il comporte les étapes consistant à :
- usiner, en une première série de passes, une série de découpes sensiblement parallèles entre elles à travers l'ensemble des côtés (la,lc,ld) de l'élément tubulaire à l'exception d'un dernier côté (lb),
- usiner en une seconde série de passes des découpes dans ledit dernier côté (lb) afin d'assurer la jonction des découpes débouchant dans les côtés adjacents à celui- ci, de façon que ces découpes soient en continuité les unes des autres et constituent une rainure unique de forme hélicoïdale .
2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on assure l'usinage des découpes au moyen d'un disque d'usinage rotatif (4).
3.- Enroulement, notamment pour transformateur électrique, constitué d'un élément métallique tubulaire cylindrique de section droite polygonale, creusé de façon à former une hélice, caractérisé en ce qu'au moins l'un des côtés de l'élément tubulaire cylindrique comporte des rainures qui s'étendent suivant une génératrice de celui- ci, qui sont ouvertes sur l'extérieur et qui ont une section droite en forme de T, chacune de ces rainures étant apte à recevoir des moyens de fixation d'une cosse de liaison électrique.
4.- Enroulement suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la section droite de l'élément tubulaire est carrée, rectangulaire ou triangulaire.
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