Brevet FR2195830A1 — publié le 19740308

I1 se produit de forts áchauffements dans des bobines de self à air à cause des forts courants d'utilisation, ce qui requiert des mesures spéciales pour leur dissipation efficace grâce à un courant d'air réfrigérant. On connatt ainsi d'après le brevet allemand nO 1 266 874 une bobine de self à air a refroidissement par air qui se compose de conducteurs bobinés en forme de disques et isolés les uns des autres. Ces disques individuels annu laires,sont fermés et empilés les uns sur les autres, et sont maintenus par des intercalaires isolants à une distance correspondant approximativement à la hauteur des disques.L'ensemble de la bobine de self à air est serré par des boulons et des éléments de serrage venant s'appuyer sur les faces frontales de la bobine d'arrêt à air. Dans cette bobine de self à air connue, le courant d'air réfrigérant s'écoule radialement entre les disques depuis ltexté- rieur vers l'intérieur, et ensuite axialement dans des canaux d'air, qui se trouvent dans l'espace libre unilatéralement fermé à l'intérieur des disques. Cet espace forme également avec les canaux d'air s'tendant axialement la chambre d'aspiration d'un ventilateur disposé au-dessus de la bobine de self . Cette bobine de self à air connue est ainsi refroidie d'après le principe de la cheminée, et la quantité d'air entraînée est déterminée par les dimensions du canal d'air axial fonctionnant en cheminée.On obtient ainsi un bon refroidissement de chaque bobine et, surtout, homogène, lorsque lton a affaire à plusieurs bobines dgarrêt superposées, la hauteur de ltensemble étant cependant relativement grande. La présente invention a pour but de diminuer les dimensions de la bobine de self à air, tout en gardant un bon refroidissement. Pour résoudre ce problème, l'invention part d'une bobine électrique de self à air se composant de conducteurs bobinés en forme de disques, isolés les uns des autres, dans laquelle les différents disques sont séparés les uns des autres par des pie ces intercalaires isolantes, empilés les uns sur les autres, et fixés par des boulons et des éléments de serrage s'appuyant sur les faces frontales de la bobine de self à air, et dans laquelle l'air de refroidissement s'écoule radialement entre les disques, et dans laquelle l'espace libre, unilatéralement fermé, à l'intérieur des disques, forme la chambre d'aspiration ou de compression dtun ventilateur.Selon l'invention les pièces intercalaires isolantes sont des plaques annulaires fermées, qui recouvrent les disques et qui portent des nervures ou ailettes sur leurs deux faces frontales, dont la hauteur es faible par rapport à la hauteur des conducteurs et sur les quelles reposent les faces frontales dénudées de3 conducteurs bobinés en disques. On obtient ainsi sur chaque surface frontale des disques d'étroites fentes à travers lesquelles sXécouie à grande vitesse l'air de refroidissement aspiré ou refoulé par le ventilateur0 Les surfaces frontales des conducteurs bobinés en forme de disques sont dénudées, de façon à obtenir une bonne transmission de chaleur et par suite, un refroidissement intensif0 La hauteur des nervures déterminant la dimension des fentes étant faible par rapport à la hauteur des conducteurs, on obtient une vitesse d'écoulement suffisamment importante de l'air de refroidissement, bien quel)on doive considérer le pourtour total des disques en tant que section de passage de l'air de refroidissement0 On peut faire varier dans une certaine mesure la vitesse de lair de refroidissement par un choix correspondant de la hauteur des nervures et il est recommandé de choisir la hauteur des nervures dans une gamme de lwordre de 2 à 8 mm environ. Grâce à ces fentes étroites, qui permettent, cepen dant, une élimination efficace de la chaleur produite par le cou rant, la construction de la bobine de self à air est extremement compacte, et on obtient ainsi une très faible hauteur de l'ensemble. De plus, on obtient un couplage mutuel très étroit des divers dis ques, ce qui augmente l'inductance de la bobine de self à air,-ou bien à inductance égale, la construction exige moins de matériaux conducteurs actifs. On peut également superposer plusieurs bobines eect-rique ment et mécaniquement indépendantes, et associer la chambre interne commune, fermée unilatéralement, à un ventilateurb Ce dernier paut ne pas être disposé directement sur la bobine de self à air, mais peut aussi btre disposé dans un canal d'aération existant, qui est également utilisé pour d'autres appareils Dans ce dernier cas il s'agit le plus souvent dsun ventilateur de refoulement0 Une telle bobine de self à air réalisée suivant l'invention peut entre utilisée d'une façon particulièrement avantageuse en bobine de filtrage, qui est insérée dans le incuit intermé- du aire à courant continu de moteur à vitesse réglable. Etant donné que ces bobines de filtrage sont traversées par des courants continus relativement importants, mais cependant sous une faible tension, les fentes étroites se trouvant en vis-à-vis des surfaces frontales dénudées des conducteurs, ne posent en aucune façon des problèmes d'isolement. Les saillies des plaques annulaires au-delà des diamètres intérieurs et extérieurs des disques doivent être choisies de façon que l'on ait une ligne de fuite suffisamment longue. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des -aitption détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequels la figure 1 représente en coupe partielle une bobine de self à air réalisée selon l'invention; les figures 2 et 3 représentent partiellement chacune des plaques annulaires isolantes intercalées entre les disques. La bobine de self à air 1 se compose d'un certain nombre de disques 2 superposés, dans lesquels on bobine sur champ les conducteurs, par exemple en cuivre. Dans chaque disque 2, les différentes spires sont bien entendu isolées les unes des autres, les surfaces frontales des conducteurs sont cependant nues ou protégées par une fine couche de laque. Entre deux disques 2 on dispose à chaque fois des plaques annulaires 3 en matière isolante, qui recouvrent les disques 2 et portent sur leurs deux surfaces frontales des nervures 4. Sur ces nervures 4 reposent les surfaces frontales dénudées des disques 2, de façon que l'on ait sur chaque surface frontale une fente étroite 5. La hauteur des nervures 4, et par conséquent également la hauteur des fentes 5 est faible par rapport à la hauteur des disques 2, c'est-8-dire des conducteurs. Tous les disques 2 et les plaques annulaires 3 superposées sont comprimés ensemble à l'aide d'éléments de serrage 6 conformés en plaques de serrage, qui reposent sur les faces frontales de la bobine de self à air 1, et éventuellement, ensemble est serré par des boulons isolés 7 pour former une unité compacte et mécaniquement très solide. L'espace interne libre 8 des disques 2 et des plaques annulaires 3 forme la chambre d'aspiration d'un ventilateur 9 fixez sur 1'4liment de serrage supérieur 6, ce ventilateur 9 recouvrant l'espace interne libre 8. L'air de refroidissement aspiré par le ventilateur 9 stécoule dans les fentes étroites 5 avec une vitesse relativement élevée, et le long des surfaces frontales dénudées des conducteurs des disques 2, et évacue ainsi d'une façon très efficace la chaleur créée par le courant dans les conducteurs. L'air de refroidissement réchauffé étant aspiré vers le haut par le ventilateur 9, on est assuré que de l'air de refroidissement toujours froid entre par les fentes 5. La hauteur des nervures 4 et par conséquent aussi celle des fentes 5 détermine la vitesse d'écoulement de l'air de refroidissement.Cette hauteur doit être choisie relativement faible, par exemple, elle doit être comprise entre 2 et 8 mm environ, étant donné que l'air de refroidissement rencontre une section d'entrée d'air relativement élevée, ctest-à-dire la périphérie totale de la fente 5. En général, on réalise les nervures 4 de façon quelles s'étendent radialement (figure 2), le cas échéant, on peut cependant, si on le désire, allonger le trajet de l'air de refroidissement à travers les fentes 5, en adoptant pour les nervures 4 une forme incurvée, comme celle représentée par exemple sur la figure 3. Etant donné que les plaques annulaires 3 et les nervures 4 sont réalisées en matière isolante, et que ces nervures depuis le diamètre intérieur jusqu'au diamètre extérieur des disques 2 sur une longueur telle que l'on obtient une ligne de fuite suffisamment longue qui ne puisse pas être surmontée par la tension régnant entre les disques 2, il ne se produit donc aucun problème dtisolation à cause de la faible hauteur des nervures 4. REVENDICATIONS 1. Bobine de self à air, en particulier bobine de filtrage, se composant de conducteurs bobinés en forme de disques et isolés les unsdes~*utres dans laquelle les divers disques sont séparés les uns des autres par des pièces intercalaires isolan- tes, sont superposés, et sont serrés ensemble par des boulons et des éléments de serrage reposant sur les faces frontales de la bobine d'arrêt à air, bobine dans laquelle l'air de refroidissement s1 écoule entre les disques suivant une direction axiale, et dans laquelle ltespace interne libre des disques, fermé unilatéralement, forme la chambre d'aspiration ou de refoulement d'un ventilateur, caractérisée par le fait que les pièces intercalaires isolantes sont des plaques annulaires fermées, qui recouvrent lesdits disques et portent sur leurs deux faces frontales des nervures, dont la hauteur est faible par rapport à la hauteur des conducteurs et sur lesquelles reposent les faces frontales nues des conducteurs bobinés en disques. 2. Bobine de self à air selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la hauteur desdites nervures est de 2 à 8 mm environ. 3. Bobine de self à air suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que les nervures s'étendent radialement sur la plaque annulaire.