Brevet FR2081744A1 — publié le 19711210

La présente invention concerne le domaine de l1électro-technique et plus particulièrement les transformateurs dotés de moyens pour l'amenée de l'énergie électrique aux-récepteurs de courant tournants, et peut être utilisée dans les dispositifs 5 exigeant l'amenée d'un courant transformé à des récepteurs de courant tournants, par exemple ;dans les machines à souder les joints par contacts," pour amener le courant de soudure aux arbres tournants des molettes de. soudage. On connaît des transformateurs dotés de moyens pour 10 l'amenée d'un courant alternatif, par exemple, aux arbres tournants des molettes de soudage des machines à souder les joints par contacts, dans lesquelles on utilise des contacts glissants à ressorts. Ce principe d'amenée d'un courant transformé aux arbres 15 des molettes de soudage est utilisé par beaucoup de firmes, en particulier la firme "Languepin". Cependant, ces tranformateurs connus pour la transformation de l'énergie électrique et l'amenée de celle-ci aux récepteurs de courant tournants., par'l'intermédiaire de contacts 20 glissants, présentent une série d'inconvénients. Le contact glissant présente une résistance élevée dans les circuits soumis à une charge électrique élevée, et il s'échauffe fortement, c'est pourquoi il faut prévoir des dispositifs de refroidissement. 25 La pression importante exercée sur lè contact afin de réduire la résistance à 1'-endroit du contact, accroît le couple de freinage auquel est soumis l'arbre du récepteur de courant, ce qui nécessite l'utilisation d'un dispositif de commande de grande puissance. 30 L'utilisation de contacts glissants, par exemple dans les machines à souder les joints par contacts, rend compliquée la construction de la commande et du mécanisme de déplacement des têtes à souder, ce qui augmente leur inertie. D'autre part, le contact glissant s'use au cours d'une 35 * exploitation prolongée, ce qui entraîne des variations de la résistance du circuit électrique et par conséquent de ? 71 07472 2 2081744 l'intensité du courant. l'utilisation d'un contact glissant exige l'utilisation d'un lubrifiant (par exemple au graphite), ce qui rend' l'exploitation compliquée et accroît en outre la résistance 5 du circuit électrique. L'exploitation des contact glissants avec utilisation d'un lubrifiant est très difficile , par exemple dans les conditions de fonctionnement dans le vide à des températures élevées. Enfin, l'exploitation des dispositifs connus avec des contacts glissant sous un vide poussé (par 10 exemple dans les conditions de l'espace cosmique)est tout à fait impossible à cause de l'effet accru de grippage des métaux sur leurs surfaces de friction. L'invention a pour objet l'élimination des inconvénients indiqués. 15 L'invention est donc destinée à résoudre le problème de la création d'un transformateur comportant des moyens pour l'amenée de l'énergie électrique à des récepteurs de courant tournants., transformateur qui assurerait une résistance électrique minimale et constante à l'endroit du 20 contact. Ce problème est résolu du fait que dans un transformateur . pour la transformation et l'amenée de l'énergie électrique à des récepteurs de courant tournants, transformateur du "type possédant un noyau fixe sur lequel est monté un enroule-25 ment primaire et au moins un enroulement secondaire, selon l'invention ledit enroulement secondaire comporte au moins une spire montée de manière à permettre sa rotation autour d'un axe courbe resprésentant lé lieu géométrique des centres de gravité dès sections transversales de cette spire, les 30 extrémités de cette spire étant rigidement solidaires des— dits récepteurs de courant. Il est avantageux d'utiliser une spire secondaire souple, ou bien de réaliser les portions de spire situées sur le noyau sous forme d'arbres rigides, rigidement solidaires 35 de portions souples de cette spire. On peut renforcer la spire de l'enroulement secondaire au moyen d'un arbre souple. 71 07472 3 2081744 Il est avantageux de réaliser la spire de l'enroulement secondaire sous forme d'une conduite souple remplie d'un conducteur métallique liquide. le transformateur peut être doté d'un canal de guidage 5 en matériau isolant, fixé sur le noyau et dans lequel est placée ladite spire de l'enroulement secondaire. la spire de l'enroulement secondaire peut être dotée d'un système de refroidissement. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus 10 clairement de la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins annexés, qui représentent: - la figure 1, une vue d'ensemble d'un transformateur selon l'invention, dont la spire d'enroulement secondaire 15 est réalisée souple (vue en coupe dans le plan de l'enroulement secondaire); - la figure 2, une vue d'ensemble d'un transformateur selon l'invention, dont la spire drenroulement secondaire est réalisée en partie sous forme d'arbres rigides, rigidement 20 solidaires de portions souples de la spire (vue en coupe dans le plan de l'enroulement secondaire); - la figure 3, une vue d'ensemble d'un transformateur selon 1'invention,dont la spire d'enroulement secondaire est réalisée sous forme d'arbres rigides reliés entre eux 25 et aux récepteurs de courant tournants au moyen d'éléments souples (vue en coupe dans le plan de l'enroulement secondaire); - la figure 4> une vue d'ensemble d'un transformateur selon l'invention, dont la spire d'enroulement secondaire est réalisée sous forme d'une conduite remplie d'un conducteur 30 de courant métallique liquide (vue en coupe dans le plan de l'enroulement secondaire). Le transformateur doté de moyens pour l'amenée de l'énergie électrique à des récepteurs de courant tournants est décrit ci-dessous au moyen d'un exemple particulier de 35 réalisation d'un tel transformateur pour une machine à souder les joints par contacts. 71 07472 4 2081744 le transformateur comporte un noyau fixe 1 (figure 1) comportant des fenêtres 2, un enroulement primaire 3 et un enroulement secondaire 4 installés dans ces fenêtres.l'enroulement secondaire, dans l'exemple considéré, est réalisé sous forme 5 d'une spire unique 4. Dans les fenêtres 2 du noyau 1 est également prévu un canal de guidage 5 réalisé en un matériau isolant et dans lequel est placée la spire de l'enroulement secondaire 4, qui peut tourner autour d'un axe courbe 6 représentant le lieu géométrique des centres de gravité des sections 10 transversales de cette spire. Cette spire 4 peut être réalisée par exemple sous forme d'un câble souple à plusieurs conducteurs, et le canal de guidage 5 peut être rempli d'un lubrifiant afin de réduire la résistance à la rotation de la spire 4. 15 les extrémités de la spire 4 sont fixées rigidement aux récepteurs de courant 7 et 8. Cette connexion rigide peut être soit non démontable (fixation par soudure ou brasage), soit démontable(au moyen de manchon).Dans le cas considéré (voir figures 1 et 3), la jonction rigide entre la spire 4 20 et les récepteurs de courant 7 et 8 est réalisée à l'aide de manchons filetés 9. La rotation du récepteur de courant est assurée par une commande 10. Les parties de la spire 4 situées dans les fenêtres 2 du noyau 1 peuvent être réalisées sous forme d'arbres rigides 25 11 (figure 2) liés rigidement, d'un côté, aux récepteurs de courant 7 et 8 (coaxialement à ces derniers) et, de l'autre côté, entre eux par l'intermédiaire d'une partie souple 12 de cette même spire 4. Dans ce cas,"les fenêtres 2 du noyau 1 sont conçues de manière à tenir compte de la variation requise 30 de la distance entre les axes des récepteurs de courant 7 et 8, les récepteurs de courant 7 et 8 étant eux-mêmes montés dans des paliers 13 pour réduire la résistance à la rotation de la spire 4. Dans le cas où les arbres rigides 14 (figure 3) de la 35 spire 4 sont montés dans les fenêtres 2 du noyau 1 au moyen de paliers 15, leur extrémités sont raccordées, d'un côté, 7.1 07472 5 2081744 entre elles par l'intermédiaire de la partie souple 12 de la spire 4 et, de l'autre côté, aux extrémités soLiples.16 de cette même spire 4. A leur tour les extrémitées souples 16 de la spire 4 sont rigidement solidaires 5 des récepteurs de courant tournants 7 et 8. les extrémités souples 16 et leur liaison rigide aux récepteurs de courant 7 et 8 sont identiques à celles de la spire souple décrite plus haut (voir figure 1). Avec une telle réalisation de la spire 4, sa rotation 10 autour de l'axe 6 peut être assurée par une transmission (non représentée sur la figure) à engrenages, à chaîne, à courroie, etc. (figure 3). Si les récepteurs de courant tournants 7 et 8 sont raccordés entre eux par une spire souple pleine, celle-ci 15 peut aussi être réalisée sous forme d'une conduite souple remplie d'un liquide conducteur (non représentée sur le dessin). Dans une autre variante de réalisation, la spire raccordant les extrémités des arbres rigides 11 (figure 4) est réalisée 20 sous forme d'une conduite souple 17 (figure 4) remplie d'un liquide conducteur 18. Dans tous les modes de réalisation décrits plus haut et représentés sur les figures 1 , 2, 3> 4> la spire 4 peut être renforcée entièrement ou en partie par un arbre souple 19 25 destiné à transmettre le couple moteur d'un récepteur de courant à l'autre. Dans les modes de réalisation représentés sur les figures 2 et 3, on prévoit un système de refroidissement avec des tubulures d'entrée et de sortie 20 désignées toutes deux 30 par le chiffre de référence 2. Dans ce cas, les parties souples de la,spire sont enveloppées d'une gaine élastique 21, ce qui permet de refroidir toute la spire avec un liquide de refroidissement. le transformateur selon l'invention, comportant une 35 spire tournante d'enroulement secondaire fonctionne de la manière suivante. 71 07472 6 2081744 Quand la commande 10 (figure 1) fonctionne, la rotation est transmise du récepteur de courant 7 au récepteur de courant 8. Vu que les récepteurs de courant 7 et 8 sont rigidement solidaires des extrémités de la spire 4, le couple de rotation est transmis à la spire elle même, et celle-ci commence à tourner autour de l'axe courbe 6, qui est le lieu géométrique des centres de gravité des sections transversales de cette spire. Grâce au fait que les enroulements primaires 3 et secondaire 4 se trouvent sur un même noyau 1 de circuit magnétique, une force électromotrice est induite dans l'enroule ment secondaire quand l'enroulement primaire 3 est alimenté par une source de courant ( non représentée). la force électromotrice induite dans l'enroulement secondaire 4 est transmise aux récepteurs de courant 7 et 8 directement, sans aucun contact glissant. l'enroulement primaire 3 du transformateur peut être raccordé à n'importe quelle source d'alimentation en courant alternatif à fréquence industrielle ou à fréquence élevée, ou à une source de courant impulsionnel, par exemple à un condensateur, etc. les transformateurs à spire d'enroulement secondaire-tournante 4 réalisés suivant les figures 2, 3S 4 fonctionnent de façon identique. l'invention peut être utilisée pour la transformation des courants et-des tension à fréquence industrielle et élevée ainsi que des impulsions unitaires(par exemple les décharges des condensateurs), avec amenée simultanée et sans contact du courant à des arbres tournants, des galets, des électrodes et ou à d'autres récepteurs de courant sans contacts glissants. Son utilisation est particulièrement efficace dans les circuits parcourus par un courant de forte intensité, par exemple pour la soudure de joints par contacts, où il faut assurer une résistance constante du circuit de soudage et réduire au maximum le couple de freinage lors de la rotation des molettes de soudage. 71 07472 7 2081744 Par exemple, l'utilisation du transformateur proposé pour la soudure à la molette de produits qui se déplacent n'exige aucune commande pour la rotation de la spire de l'enroule-ment secondaire du transformateur mentionné. 5 l'utilisation de l'invention pour les pinces de soudage suspendues permet de réduire leur poids et leur encombrement ainsi que la puissance du dispositif d'entraînement de l'une des molettes. Il n'est plus nécessaire d'entraîner la seconde molette de soudage en rotation, et leur glissement mutuel 10 éventuel est exclu. l'absence de contacts glissants (de surfaces de friction métalliques) offre de grandes possibilités d'utilisation de l'invention pour les dispositifs fonctionnant dans les conditions de l'espace cosmique et dans "les milieux contrôlés. 15 Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont 20 exécutées selon l'esprit de l'invention. 71 07472 8 2081744 REVENDICATIONS 1.Transformateur pour convertir 1'énergie électrique et la fournir à des récepteurs de courant tournants, du type comportant tin noyau fixe sur lequel est monté au moins un enroulement secondaire, caractérisé en ce que ledit enroulement secondaire comporte 5 au moins une spire montée de manière à pouvoir tourner autour d'un axe courbe représentant le lieu géométrique des centres de gravité des sections droites de cette spire, les extrémités de ladite spire étant rigidement solidairês desdits récepteurs de courant tournants. 10 2.Transformateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite spire de l'enroulement secondaire est une spire souple. 3-Transformateur selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les parties de la spire qui touchent 15 au noyau sont réalisées sous forme d'arbres rigides rigidement solidaires des parties souples de cette spire. 4.Transformateur selon l'une des revendications 1,2 et 3, caractérisé en ce que ladite spire de l'enroulement secondaire est armée ou renforcée par un arbre flexible. 20 5.Transformateur selon l'une des revendications 1, 2, 3, caractérisé en ce que ladite spire de l'enroulement secondaire est réalisée sous forme d'une conduite souple remplie d'un liquide conducteur de courant. 6.Transformateur selon l'une des revendications 1, 2, 3, 25 4 et 5, caractérisé en ce qu'il possède un canal de guidage fixé immobile sur le noyau et réalisé en un matériau isolant dans lequel est placée ladite spire. 7.Transformateur selon l'une des revendication 1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce que-ladite spire de l'enroulement secondaire ^0 comporte un système de refroidissement.