Brevet FR2183537A1 — publié le 19731221

La présente invention concerne un conducteur supraconducteur composite à base de matériau supraconducteur multifilamentaire, ce conducteur étant également du type transposé c'est-à-dire que chacun des brins élémentaires occupe successivement toutes les positions des autres brins dans le champ magnétique environnant. Une telle transposition améliore la stabilité et diminue les pertes en courant variable. I1 est connu de constituer des conducteurs composites et transposés en enroulant en hélice des filaments supraconducteurs sur une âme rigide pleine ou sur une gaine centrale par où passe le fluide cryogénique. De tels conducteurs ne présentent pas, toutefois, un coefficient de remplissage très élevé, ce qui limite leur utilisation. Dans une autre réalisation du conducteur transposé, on écrase une tresse cylindrique creuse composée de filaments supraconducteurs. Cet aplatissement est obtenu en faisant passer la tresse entre deux rouleaux dont I'écartement est inférieur au diamètre de la tresse. On l'obtient également dans une presse dlex- trusion au cours de l'enrobage de la tresse dans une matrice de métal à haute résistance mécanique. Ce métal peut être de l'aluminium ou un alliage d'aluminium que l'on rend pâteux au moment de ltextrusion pour être appliqué sous pression contre la tresse. Ces procédés qui permettent d'obtenir de bons coefficients de remplissage présentent cependant l'inconvénient de provoquer des ruptures sur ses bordures du fait des cintrages et torsions exagérées qu qu'y supportent les brins. Ce risque de ruptures se présente aussi bien dans le cas de l'aplatissement de la tresse par des rouleaux que dans le cas de la fabrication d'une matrice enrobant cette tresse. Les ruptures dans la tresse crééent des interruptions électriques dans ces bobines supraconductrices. Le conducteur supraconducteur selon la présente invention permet de remédier à ces inconvéniénts. Celui-ci peut en effet être fabriqué sans présenter de cassure et ne présente pas par conséquent d'interruption électrique. Le compactage obtenu conduit par ailleurs à des densités de courant très élevées. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un conducteur supraconducteur transposé composé d'une tresse de brins supraconducteurs à âme creuse, caractérisé par le fait que ce procédé comporte les étapes ci-après - une étape d'insertion d'un cordage de fils parallèles peu extensibles de forte résistance mécanique à l'intérieur de ladite tresse supraconductrice à âme creuse, le diamètre extérieur du cordage étant inférieur au diamètre intérieur de la tresse supraconductrice, - une étape d'aplatissement dudit cordage par glissement des fils le consti tuant, avec écrasement simultané de la tresse jusqu'à une épaisseur prédéterminée. Elle a également pour objet un produit constitué par un conducteur supracon ducteur transposé, composé d'une tresse de brins supraconducteurs aplatie en forme oblongue, et aplatie contre un support, caractérisé par le fait qu'elle comporte en outre un support constitué d'un cordage de fils parallèles peu extensibles de forte résistance mécanique, dont la section est également oblongue. Elle a également pour objet un produit constitué par un conducteur supraconducteur transposé, composé d'une tresse de brins supraconducteurs aplatie en forme oblongue, et aplatie contre un support, caractérisé par le fait qu'elle comporte en outre un support constitué d'un cordage de fils parallèles peu extensibles de forte résistance mécanique, dont la section est également oblongue, et que ladite tresse supraconductrice est enrobée dans une matrice de section rectangulaire cons tituée d'un métal contenant de l'aluminium. Elle a également pour objet un dispositif de fabrication d'un ruban composite élémentaire pour la mise en oeuvre du procédé, comportant un touret dévidoir à partir duquel est déroulée une tresse supraconductrice entourant ledit cordage, deux rouleaux de laminage dont l'écartement est moindre que le diamètre de ladite tresse et entre lesquels passe ladite tresse supraconductrice caractérisé par le fait qu'il comporte en outre entre ledit touret dévidoir et les deux dits rouleaux une filière tronconique dont l'extrémité de grande section est disposée du cté desdits rouleaux et dont l'extrémité de petite section, égale approximativement à la section de ladite tresse supraconductrice, est disposée du côté dudit touret dévidoir. En se référant aux figures schématiques 1 à 3 ci-jointes, on va décrire ciapres un exemple de mise en oeuvre de la présente invention, exemple donné à titre purement illustratif et nullement limitatif. Les mêmes éléments représentés sur plusieurs de ces figures portent sur toutes celles-ci les mêmes références. La figure I représente une vue schématique, perspective dtune tresse supraconductrice enfilée sur un cordage de fils parallèles. La figure 2 représente une vue schématique de l'aplatissement de la tresse représentée sur la figure 1. La figure 3 représente une vue perspective, schématique du dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Sur la figure I on voit une tresse I constituée de filaments supraconducteurs tel que le niobium-titane recouvert d'une gaine cuivrée et isolée individuellement par un vernis ou tout autre isolant. Cette tresse de section circulaire possède une âme creuse dans laquelle est enfilé un cordage 2 constitué de fils isolants parallèles par exemple. Ils sont constitués de préférence de fibres synthétiques de polyester connu en France sous le nom commercial de TERGAL. Le diamètre de la tresse supraconductrice 1 est de 3,8 mm par exemple et les brins supraconducteurs peuvent avoir un diamètre de 0,4 mm. Dans ce cas le diamètrede l'amie de la tresse 1 est de 2 mm et le diamètre du cordage 2- est inférieur à 2 mm.Cette section est adaptée pour aboutir à un aplatissement de la tresse sans rupture des brins constitutifs. Sur la figure 2 on voit deux rouleaux de laminage 3 et 4 tournant en sens inverse et aplatissant la tresse supraconductrice I et le cordage 2 qui y est contenu. Le cordage de TERGAL est également aplati par les rouleaux 3 et 4 et vient remplir les vides situées aux extrémités ovales de la tresse 1. Il ne se forme pas d'angle tranchant comme dans le cas d'une tresse creuse et la tresse 1 ne porte que sur des formes arrondies à ces extrémités. On évite ainsi que la tresse ne se casse aux parties de la tresse qui ne sont pas en contact avec les rouleaux 3 et 4. Le conducteur ainsi constitué présente une bonne plasticité latérale et une bonne résistance mécanique à la traction. Il est possible de renforcer la résistance mécanique du conducteur en l'enrobant dans une matrice de section rectangulaire et constituée d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium.On utilise pour le réaliser des procédés d'extrusion dans lequel le métal rendu pâteux par la chaleur est appliqué sous pression contre le conducteur. Celui-ci sort par une filière enrobé d'une gaine de métal. Le produit obtenu est un conducteur à haute résistance mécanique dans lequel la tresse supraconductrice 1 et le cordage 2 sont situés à l'intérieur d'une enveloppe métallique de section rectangulaire. Sur la figure 3 on voit le dispositif de fabrication du conducteur transposé soit mis en forme par des rouleaux (figure 3A) soit enrobé d'une gaine d'aluminium (figure 3B). A partir d'un touret dévidoir 5 est déroulée une tresse cylindrique I contenant le cordage 2. La tresse et le cordage pénètrent dans une filière 6 tronconique ayant une entrée 7 de petite section circulaire voisine de celle de la tresse 1 et une sortie 8 de plus grande section. La tresse 1 avançant dans le sens de la flèche est aplatie par les rouleaux 3 et 4 comme cela a été décrit en relation avec la figure 2. Dans une autre réalisation la tresse pénètre à I'intérieur d'une presse à extrusion schématisée en 9. Dans celle-ci le métal servant à enrober la tresse est représenté entrant par l'orifice 10. La tresse 1 aplatie enrobée d'une gaine de métal à section rectangulaire constitue le conducteur supraconducteur composite 11 sortant de la presse à extrusion 9. Il est à remarquer le rôle de la filière 6. Les rouleaux 3 et 4 ou la presse à extrusion 9 par suite de leur action de laminage ont tendance à allonger la tresse. Pendant ce temps le cordage ne varie pas en longueur. L'allongement de la tresse empêché par le cordage provoque un renflement qui a tendance à se propager en amont des rouleaux ou de la presse d'extrusion. S'il n'y avait pas de filière 6 les noeuds se propageraient vers le touret dévidoir et la tresse supraconductrice 1 risquerait de se déchirer. La filière 6 a pour r8le d'égaliser la tresse 1 et d'empêcher que les déformations remontent vers le touret dévidoir 5. L'allongement de la tresse est finalement résorbée par une dilatation transver sale. Bien que le dispositif qui vient d'être décrit paraisse le plus avantageux, on comprendra que diverses modifications peuvent lui être apportées sans sortir du cadre de l'invention, certains des éléments du dispositif pouvant être remplacés par d'autres susceptibles d'y assurer la même fonction technique. Le conducteur supraconducteur objet de l'invention ne présente pas de déchirure crééant une interruption de circuit électrique. Les applications particulièrement intéressantes concernent le conducteur supraconducteur transposé pour le transport d'énergie ea courant alternatif la constitution des enroulements d'un transformateur, d'un gSternateur, ou le câblage de tout appareil comportant la production d'un champ magDetique alternatif. REVENDICATIONS 1/ Procédé de fabrication d'un conducteur supraconducteur transposé composé d'une tresse des brins supraconducteurs à âme creuse > caractérisé par le fait que ce procédé comporte les étapes ci-après - une étape d'insertion d'un cordage de fils parallèles peu extensibles de forte résistance mécanique à l'intérieur de ladite tresse supraconductrice à âme creuse, le diamètre extérieur du cordage étant inférieur au diamètre intérieur de la tresse supraconductrice, - une étape d'aplatissement dudit cordage par glissement des fils le constituant, avec écrasement simultané de la tresse jusqu a une épaisseur prédéterminée. 2/ Procédé selon la revendication i, caractérisé par le fait qui comporte en outre une étape d'extrusion permettant de gainer par un métal contenant de l'aluminium ladite tresse supraconductrice aplatie entourant ledit cordage. 3/ Conducteur supraconducteur transposé selon la revendication 1, composé d'une tresse de brins supraconducteurs aplatie de forme oblongue, et aplatie contre un support, caractérisé par le fait qu'elle comporte en outre un support constitué d'un cordage de fils parallèles peu extensibles de forte résistance mécanique dont la section est également oblongue. 4/ Conducteur supraconducteur transposé selon la revendication 2, compose d'une tresse de brins supraconducteurs aplatie de forme oblongue, et aplatie contre un support, caractérisé par le fait qu'elle comporte en outre un support constitué d'un cordage de fils parallèles peu extensibles de forte résistance mécanique dont la section est également oblongue, et que ladite tresse supraconductrice est enrobée dans une matrice de section rectangulaire constituée d'un métal contenant de l'aluminium. 5/ Dispositif de fabrication d'un conducteur supraconducteur pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comportant un touret dévidoir à partir duquel est déroulée une tresse supraconductrice, deux rouleaux de laminage dont l'écartement est moindre que le diamètre de ladite tresse et entre lesquels passe ladite tresse supraconductrice, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre entre ledit touret dévidoir et les deux dits rouleaux une filière tronconique dont l'extrémité de grande section est disposée du côté desdits rouleaux et dont l'extrémité de petite section, égale approximativement à la section de ladite tresse supraconductrice, est disposée du côté dudit touret dévidoir. 6/ Dispositif de fabrication d'un conducteur supraconducteur pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, comportant un touret dévidoir à partir duquel est déroulée une tresse supraconductrice, une presse à extrusion, dans laquelle passe ladite tresse supraconductrice et permettant d'enrober ladite tresse par une matrice métallique caractérisé par le fait qu'il comporte en outre entre ledit touret dévidoir et ladite tresse une filière tronconique dont l'extrémité de grande section est disposée du côté de ladite presse et dont l'extrémité de petite section, égale approximativement à la section de ladite tresse supraconductrice, est disposée du côté dudit touret dévidoir.