Brevet FR2296927A1 — publié le 19760730

L'invention concerne une résistance électrique , en particulier une résistance de démarrage etou de freinage, pour véhicule moteur électrique, avec, dans un châssis, au moins un ruban résistant de forme sinueuse, tendu sur des éléments isolants interposés. Un connait un tel bloc de résistance par exemple par le modèle d'Utilité allemand t 857 085 . Dans les véhicules actionnés éléctriquement, on utilise des résistances de puissance pour le démarrage et/ou le freinage. Le spectre de puissance s'étend de quelques uns à des milliers de kilowatts. L'énergie produite est envoyée dans l'air environnant ou utilisée en partie pour le chauffage du véhicule par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur. Les appareils montée dans les véhicules doivent être de poids et de volume réduits, ce qui, pour les résistances, peut être réalisé par la ventilation forcée. Ceci augmente la valeur de transmission de chaleur entre le matériau résistant et l'air. Par une configuration particulière de surface du matériau résistant,utilisé sous forme de ruban par exemple, cette valeur peut dans les mêmes conditions de vitesse de l'air btre considérablement accrue par rapport à des rubans lisses. Le ruban résistant constitue une partie du poids et du Volume, et ses supports ainsi que le châssis, l'autre partie. I1 ne faut pas ici tenir compte du ventilateur. Un ruban résistant sera utilisé d'une façon optimale et, par suite, au mieux en ce qui concerne les frais, lorsqu'il sera complètement employé pour la transformation d'énergie ctest-à-dire lorsqu'aucune partie ne sera utilisée pour assurer la fixation. Il en résulte le ruban "sans fin" de forme repliée, constitué par exemple en forme de méandres. Pour une certaine longueur de ruban, qui résulte de la puissance et d'autres facteurs, la largeur d'un bloc de résistance dépend du nombre de couches superposées, du pas des sinuosités,et de leur longueur. Ces dernières dépendent de la rigidité du ruban résistant dans le domaine des températures élevées. Elle dépendra de la section et de la forme donnée au ruban, ainsi que de la qualité du matériau. Dans le cas de charge en régime continu, on obtient le poids actif de ruban le plus faible, lorsque l'on utilise un matériau de faible poids spécifique, présentant, grace à une configuration spéciale, un cceffcient de transmission de chaleur aussi élevé que possible, pouvant être exposé à des températures élevées, et ayant la plus faible épaisseur de bande admissible pour la construction. Dans cette dernière condition sont compris la configuration de la bande,la longueur des sinuosités,leur pas,le type des supports et la hauteur de la température. Pour l'essentiel les frais sont proportionnels au poids du ruban.Un autre facteur de frais qui se fait sentir dans la fabrication et le montage,est le genre de fixation et le nombre des éléments de fixation. Dans le bloc de résistance connu mentionné au début,les coupons de ruban résistant convergent,vus de côté,l'un vers l'autre,en formant un angle aigu,de sorte que la surface disponible pour le passa- ge de l'agent refroidisseur est de grandeur différente pour les différents coupons. Aux surfaces étroites dans l'angle de jonction, l'é- vacuation de chaleur par exemple est notablement plus mauvaise que dans le milieu,car les deux coupons de ruban sont en contact de sorte,qu'en charge,la température du ruban résistant est plus élevée en ces points qu'en des endroits mieux refroidis.Comme on ne peut admettre qu'une certaine surélévation de température pour le ruban résistant,celui-ci sera plus mal utilisé aux endroits les ieux refroidis,de sorte qu'il faut plus grandement dimensionner le bloc que ne l'exigerait un échauffement régulier en tous les points du ruban résistant. C'est pourquoi le but de l'invention est de développer un bloc de résistance du type mentionné au début,suffisamment pour qu'il se produise une évacuation régulière de chaleur dans toutes les parties du ruban résistant,la surélévation de température étant la même dans toutes les parties du ruban de sorte que l'on peut charger davantage l'ensemble du ruban résistant sans dommage pour la durée de vie. En outre,on peut de cette façon réaliser une série type pour une grande gamme de puissance,avec de nombreuses pièces identiques,pour maintenir les prix totaux bas par une faible partie de frais d'outillage. La solution du problème posé consiste,d'après l'invention,en ce qu'un coupon de ruban sur deux est tendu entre deux supports élastiques et en forme de crochets se faisant face qui s' engagent dans des fentes de petite section pratiquées dans le ruban résistant et situées sur les côtés des arrondis des méandres. Avec cette disposition on peut compenser les inexactitudes d'usinage du ruban et le soumettre à une force directrice,de sorte que, même dans la zone des températures élevées,la position et la forme restent inchangées.De plus,la perte de section aux endroits de fixation est si faible qu'il ne se produit pas d'élévation partielle de température et que les coudes du ruban ne sont pas soumis--------- à des sollicitations mécaniques. Dans une autre forme de réalisation de l'invention,il est prévu que le ruban résistant présente,s'étendant le long d'un même axe longitudinal,au moins une série d'ouies, reliées entre elles par des nervures suivant le même axe. De cette façon,la rigidité du ruban sera suffisamment élevée pour qu il soit possible de laisser une branche de méandre sur deux sans fixation spéciale.De la sorte,les coudes sont,contrairement aux dispositifs connuswcomplètement dégagés de dispositifs de maintien,de sorte qu'ils peuvent être balayés sur toute leur largeur,par le courant refroidisseur,ce qui permet d'atteindre un refroidissement régulier et ainsi une température de surface peu élevée. Dans une autre forme d'exécution de l'invention,il est prévu que le ruban résistant présente,en plus,au moins une série d'emboutissages en forme de boucles,pratiqués à intervalles.Les ouies mentionnées et les emboutissages en forme de boucles provoquent une turbulence du courant refroidisseur arrivant sur le ruban,ce qui donne une notable amélioration de l'évacuation de chaleur. Dans une autre forme d'exécution de l'invention,il est prévu que les supports soient fixés,isolés,dans le châssis au moyen de ressorts. Il est alors prévu que le support présente un profil rectangulaire et soit monté coulissant dans une rainure rectangulaire d'un élément-support en une matière céramique,fixé au châssis.D'une façon judicieuse,le support constitue alors avec le ressort une unité de montage. Lorsque l'on utilise des largeurs de ruban plus grandes il est en outre prévu par l'invention que le conducteur de raccordement aux bornes soit fixé élastiquement dans une pièce en matière céramique montée sur le châssis. Dans une autre forme de réalisation de l'invention,il est envisagé de prévoir,lorsque lton utilise un ruban résistant de grande largeur,deux fixations élastiques superposées, montées dans une pièce unique en matière céramique et montée dans le châssis. On peut aussi prévoir deux supports situés côte à côte, qui sont fixés dans une pièce en matière céramique présentant une forte rainure. Pour des blocs de résistance de grande puissance,on peut,suivant l'invention,prévoir un bati dans lequel on peut glisser,en les superposant,plusieurs châssis comportant chacun un ruban résistant. D'autres détails et des perfectionnements avantageux de l'invention ressortent de l'exemple de réalisation décrit ci-dessous et montré dans les dessins. On voit Figure 1 , un morceau d'un ruban résistant provenant d'un bloc de résistance suivant l'invention. Figure 2 , une vue en plan d'un morceau de ruban résistant. Figure 3 , une coupe suivant la ligne A-A dans le ruban résistant de la figure 2. Figure 4 , une coupe suivant la ligne B-B dans le ruban résistant de la figure 2. Figure 5 , une représentation schématique de la suspension du ruban résistant. Figure 6 , une coupe du dispositif de haubanage du ruban résistant, vu en plan. Figure 7 , un détail d'un bloc de résistance avec un haubanage simple, vu en élévation, le long de la ligne C-C dans la figure 6 , et Figure 8 , une partie en détail d'un bloc de résistance, avec un ruban résistant relativement large, avec un haubanage double au moyen de deux supports montés en série, vue en élévation, le long de la ligne C-C, dans la figure 6. Sur les dessins, 1 désigne le ruban résistant disposé en forme de méandres. Il est pourvu de fentes il pour recevoir les supports, ainsi que d'ajourages en forme de boucles 12, d'ouïes 13 et de nervures 14. Les boucles 12 sont disposées en lignes alors que les ourles et les nervures forment une ligne parallèle à celles-ci,dans le sens longitudinal du ruban. Par boucles, il faut comprendre un emboutissage par lequel-une partie à bords parallèles du ruban est repoussée hors de celui-ci et n'est plus reliée par ces bords au ruban. Un châssis avec des éléments supports 43 disposés dans les ajours de celui-ci est repéré 2; dans ces éléments sont montées les fixations 4 ainsi que les raccordements électriques 3 . Le ch s- sis a une section à peu près carrée ce qui favorise l'adaptation d'un ventilateur, par exemple d'un ventilateur axial. Les évidements mentionnés ci-dessus 12 (boucles), 13 (ouïes) , ainsi que les nervures 14 provoquent, même à basse vitesse de l'air, une turbulence à la surface du ruban, ce qui rend la couche limite petite, et grande la valeur de transmission de chaleur. Ces évidements sont constitués de telle sorte qu'il ne se présente pas de réduction de section du ruban dans le sens d'écoulement du courant électrique. Les boucles et ouies repérées 12 et 13 ne donnent pas une rigidité suffisante au ruban.La rigidité nécessaire sera obtenue en prévâyant en supplément , entre les ouies 13, le long de leur axe longitudinal, les nervures 14. On obtiendra ainsi une rigidité suffisamment grande pour permettre de réaliser une grande lon gueur L pour un écart T relativement étroit, sans que pour cela le ruban, dans la zone des températures élevées qui, par exemple peut être de l'ordre de 7000C environ, vienne à s'infléchir. Dans l'étage de résistance schématiquement représenté dans la figure 5, le ruban 1, en forme de méandres, est monté à l'in- térieur du châssis 2. Les raccordements électriques 3 soudés au ruban résistant 1 sont alors enfilés à travers les perçages 45 des éléments porteurs 43. Vues du côté extérieur du châssis, les fixations 4 accrochées dans les fentes 11 du ruban 1 sont enfilées dans des perçages 45 de même genre, et tendues au moyen de ressorts 4I prenant appui dans l'élément support 43. Cette fixation absorbe d'une part les imprécisions de pliage du ruban résistant, ainsi que les dilatations thermiques dans le sens longitudinal en charge, et le soumet a une force directrice. Dans la coupe, représentée en plan dans la figure 6, du châssis 2 avec une fixation élastique, le ruban résistant 1 présente deux fentes 11 dans lesquelles sont accrochés deux crochets 42 de la fixation 4 . La fixation 4 est montée dans un évidement 45 d'un élément support 43 en une matière céramique, et prend appui contre cette pièce par l'intermédiaire d'un ressort 41. Pour la mise en place, la fixation 4 sera poussée vers l'intérieur contre l'action du ressort 41, qui prend appui sur le fond de l'alésage 45 de l'élément support 43. Après l'introduction, la force exercée de l'extérieur sera supprimée, par suite la force de tension du ressort 41 s'exercera sur le ruban 1 et le ressort prendra appui sur la fixation 4 située, en face, dans le meme plan. On obtient, par cette disposition, qu'il ne s'exerce pas de sollicitation mécanique sur les parties courbes des méandres du ruban résistant 1. Le crochet 42 est constitué de telle sorte que le ruban est pressé contre l'épaulement 44 du support 4, ce qui rend effective une force directrice sur le ruban. Cette force sera maintenue en ce que la fixation est guidée dans la pièce 43 par l'épaulement 44 passant dans une rainure 45. Le ressort 41 prend appui d'une part dans une fenêtre 47 de là pièce en céramique 43 et d'autre part sur le fond 46 de la fixation 4. Dans la partie de fixation représentée en coupe latérale dans la figure 7, suivant la ligne de coupe C-C de la figure 6, on reconnait la fixation des éléments supports 43 affectés à chaque place de maintien dans le châssis 2. Dans deux évidements 49 rectangulaires de l'élément porteur 43 sont introduits des barreaux supports rectangulaires 22. Ils sont vissés sur des traverses et constituent ainsi un châssis rigide 2 (voir figure 5). A partir d'une certaine largeur de ruban, la fixation au moyen d'un support n'est plus suffisante. On prévoira alors un élément support 43 en une matière céramique, avec une largeur de fente plus grande, dans laquelle on peut introduire deux supports 4. Comme ainsi l'écartement entre barreaux porteurs 22 devient plus grand, on montera des pièces de remplissage entre eux et les traverses. Les traverses sont, chaque fois, constituées de telle sorte que les châssis de résistance puissent être glissés dans le bâti à la façon de tiroirs. La disposition décrite ci-dessus permet de réaliser à partir de pièces identiques relativement peu nombreuses, un grand programme type de résistance pour engins moteurs électriques, et d'obtenir des pcids et des volumes réduits et également de faibles frais. Pour la ventilation, on obtient un dimensionnement favorable des surfaces ventilées. On peut aussi , dans la zone des températures élevées, utiliser un ruban résistant d'épaisseur plus faible,ayant un mauvais comportement de résistance à la chaleur, sans craindre de déformations et, par suite, de courts-circuits. REVENDICATIONS 1 - Bloc de résistance électrique, en particulier résistance de démarrage ou de freinage pour engin moteur électrique avec,dans un châssis, au moins un ruban résistant, en forme de méandres,tendu sur des éléments isolants interposés , caractérisé en ce qu'un morceau sur deux de ruban est tendu par deux supports (4) élastiques et en forme de crochet, opposés, s'engageant dans des fentes (11) de petite section pratiquées latéralement par rapport aux boucles de méandres. 2 - Bloc de résistance suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le ruban résistant (1) présente, sur un même axe longitudinal, au moins une série d'ouïes (13) reliées entre elles par des nervures suivant le même axe. 3 - Bloc de résistance suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le ruban résistant présente, en plus, au moins une série d'emboutissages (12) en forme de boucles pratiqués à intervalles. 4 - Bloc de résistance suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les supports (4) sont fixés, isolés, dans le châssis (2) , au moyen de ressorts (41) 5 - Bloc de résistance, suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le support (4) présente un profil rectangulaire et est monté, pouvant glisser, dans une fente rectangulaire (45) d'un élément porteur (43) en un matériau céramique, fixé au châssis. 6 - Bloc de résistance, suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support (4) constitue avec le ressort (41) une unité de montage. 7 - Bloc de résistance, suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conducteur électrique de raccordement aux bornes est élastiquement fixé dans une pièce en matière céramique (43) fixée au châssis. B - Bloc de résistance, suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors de l'utilisation d'un ruban résistant de largeur plus grande, sont prévues deux fixations élastiques, superposées, qui sont fixées dans une pièce unique (43) en matière céramique montée dans le châssis. 9 - Bloc de résistance, suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un bâti dans lequel peuvent être glissés, superposés, plusieurs châssis (2) comportant chacun un ruban résistant (1)