Brevet FR2344109A1 — publié le 19771007

La présente invention concerne la fabrication des transformateurs statiques suivant une nouvelle technologie. Dans le cas des transformateurs actuels le circuit magnétique est obtenu par l'empilement des tôles magnétiques solens et parallèles entr'elles formant un circuit magnétique fermé passant par l'axe des bobinages primaire et sPcondaire. Une seconde méthode est celle utilise dans les circuits magnétiques silicore. Toutes ces méthodes laissent apparents, en certains endroits, les bobinages primaire et secondaire. Les inconvénients qui en résultent sont les suivants - Les transformateurs sont peu maniables et doivent être placés dans un endroit isolé, à l'intérieur d'un chassie ou d'une armoire, ou prévoir des embouts qui isolent les bobinages et pro te gent ainsi l'utilisa- tueur. - Pour les transformateurs refroidis à l'huile le transformateur proprement dit est placé à l'intérieur d'une enceinte remplie d'huile. - Limitation dans l'éventail des formes possibles et encombrements plus importants que dans la technologie proposée. La nouvelle technologie évite ces inconvénients et permet de plus une économie appréciable de cuivre. Le transformateur dans la nouvelle technologie- comporte À Un noyau magnétique 2 représenté sur les figures 1 2, 3, 4, 5 et 6. Ce noyau doit autre cylindrique avec des faces latérales en forme de tronc et doit Outre feuilleté. ti est obtenu de la façon suivante On bobine sur un mandrin t une bande de totale pour transformateur, de faible épaisseur, de largeur constante, et isolée sur les deux faces par du vernis ou par un papier spécial. L'extrémité de omette tôle en contact avec le mandrin est maintenue par des points de soudure électrique 17 Pour permettre la réalisation des soudures électriques l'extrémité devant être aoudée au mandrin n'est pas vernie sur une courte longueur.Les figures 19 et 20 montrent une bande de tôle 20 sur laquelle est disposé le vernis 21. À la périphérie du noyau la tôle est maintenue par de la colle forte, par exemple cyanolite, en différents points 22. Le mandrin doit etre plus long que la largeur de la bande pour pou voir prendre ses extrémités dans les pinces de la bobineuse. Les faces latérales du noyau obtenu sont alors usinées en forme de troncone grâce à une machine-outil (tour), ce qui est relativement aisé. B- Les deux bobinages primaire et secondaire 7 et 10 sont obtenus, comte dane tout transformateur, par le bobinage d'un fil conducteur isolé sur deux supports isolants 8 et 10, comme indiqué sur les figures 1, 2, 7 et 4. Dans le cas ou les anneaux 9 ne sont pas nécessaires les deux suports isolants peuvent s'en former qu'un, T1 n'est as précisé icS la nature dv bobinage, qui dépend du type d'utilisation. Par exemple: dans le cas d'une tension faible du secondaire, avec dJbit important de courant, l'enroulement secondaire est obtenu par quelques snires d'une barre de cuivre de forte section. C- Les deux embouts sont obtenus par l'assemblage de plaques parallèles de tôles pour transformateur, isolées entre elles, soit circulaires dans le cas des figures 7 et 8, soit carrées dans le cas des figures q et 10. L'assemblage de ces tôles peut se faire par des rivets en plastique ou isolés. On crée alors, grâce à des machines-outils, dans le centre des embouts un trou troncônique qui permettra de placer les embouts aux extré mités du noyau central, comme indiqué sur les fifres 1, 2, 3 et 4. On usine d'autre part les bords extérieurs, soit sous forme tronc nique si les embouts sont circulaires, ou sous forme de tronc de pyramide si les embouts sont carrés. D- L'armature 10 est obtenue, comme dans le cas du noyau, par le bobinage d'une bande de tôle de faible épaisseur, de largeur constante, sur un mandrin cyljndrique ou parallélipédique à base carrée suivant la forme de l'armature, cylindrique comme dans le cas des figures 11 et 12, ou parallélipédique comme dans le cas des figures 13 et 14 ; ici encore la tôle est isolée sur les deux faces, par exemple par un vernis, et les extrémités sont maintenues par collage ou par des rivets en plastique ou isolés. Les deux extrémités de l'armature sont ensuite usinées en forme de troncône ou de tronc de pyramide, suivant la forme de l'armature, comme indiqué sur les figures 11, 12, 13 et 14. Les usinages des extrémités du noyau des embouts et de l'armature doivent être soingnés suffisamment de telle sorte que, les différents éléments Atants assemblés, nous ayons le minimum possible d'entrefer pour éviter les pertes. Toutes ces nasties usinées, qui doivent entrer en contact lors de l'assemblage du transformateur, sont préalablement vernies pour éviter les courants parasites. L'ensemble étant monts nous avons donc un circuit magnétique fermé et nous sommes bien en présence d'un transformateur. On peut démontrer très facilement que, pour une même section du noyau et le m8me poids de cuivre, pour un transformateur nar cette technologie on fait une économie en poids de fer appréciable par rapport à un transformateur suivant la technologie classique. dette économie de poids se fait au niveau des embouts. E- Les bornes 4 de la tension d'entrée du praire et de la tension de sortie du secondaire qui sont isolées par des bagnes isolantes 5, peuvent être disposées, soit sur un des embouts conne indiqué sur la figure 2, soit sur une face de l'armature. F- Le noyau et l'armature extérieure dans certaines applications, peuvent servir comme enroulements primaire et secondaire ; dans ce cas le transfor mateur ne comporte pas d'enroulements en cuivre. Pans d'autres cas le noyau ou l'armature peuvent servir d'enroule ments secondaires et dans ce cas nous n'avons que l'enroulement primaire en cuivre, Les figures 21 et 22 montrent le noyau central 2 utilisé entre enroulement primaire avec ses bornes d'entrée 23 et 24 et l'armature 13 utilisée comme enroulement secondaire avec ses bornes de sortie 25 et 26. Les épaisseurs de la tôle utilisée dans le noyau central et dans l'armature peuvent être différentes. Les bornes traversent les bagues isolantes 22. G- Dans le cas des petits transformateurs pour soudure à arc & fuite autoriga- lateurs on utilise, dans le cas des figures 1 et 2, un assemblage de plusieurs anneaux de toile isolée. Si l'armature est circulaire les anneaux de tôle sont circulaire8 et montés glissants nur le noyau comme indiqué sur les figures 15 et 16. Si l'armature est carrée les anneaux de tôle sont de forme carrée et montés glissants dans l'armature colnne indiqué sur les figures 17 et 18. Le trou central est de diamètre supérieur à celui du noyau. L'objet de ces anneaux est de créer la fuite magnétique nécessaire pour le fonctionnement du transformateur à arc. En effet, la tension secon daire, qui doit être d'environ de 50 à 70 Volts avant l'amorçage de l'arc électrique, doit descendre à 25 ou 30 Volts dès que cet arc est amorçé, c'est & dire dès qu'il y a débit de courant. Pour cela il est nécessaire, par des essais successifs, de trouver la valeur de l'entrefer nécessaire qui doit subsister entre ces anneaux et le noyau ou l'armature suivant qu'ils sont montés glissants sur l'arma~ ture ou sur le noyau. Dans le cas des figures 3 et 4 la fuite magnétique est obtenue par l'armature 9 qui est obtenue de la me manière que l'armature extérieure et qui est isolée par le support 8 et la bague 19. H- L'armature et les deux embouts sont maintenus, soit par le rabattement des deux extrémités du mandrin 2, soit par dee vis écrous ou dee entretoises 15 rabattues aux extrtés iS, carre indiqué dans les figures 1 et 2. Ici encore pour éviter les pertes par effet Joule il faut veiller à un bon isolement dee tôles entre elles. I- L'armature et les deux embouts forment donc un ensemble compact cylindrique ou parallélipédique qui enferme entibresent les enroulements du transforma teur. Il est possible en soignant les étanchéités, d'utiliser le circuit magnétique conne récipient dans lequel on introduit en 16, comme indiqué sur les figures 2 et 4, de l'huile de refroidissement. Cette technologie peut titre aussi utilisée dans la fabrication d'autotransformateurs et de tout autre utilisation du circuit magndtique. REVENDI CATIONS. 1 / Transformateur statique dont le circuit magnétique est composé d'un noyau central, une armature extérieure concentrique au noyau et en forme de tube à sectinn circulaire ou carrée, tous les deux obtenus par le bobinage sur un mandrin d'une tôle magnétique isolée sur au moins une face,par exemple par du vernis et, de part et d'autre de 1 'armature et du noyau, deux embouts obtenus par l'assemblage de tôles magnétiques parallèles entr'elles et perpendiculaires à l'axe du noyau,le circuit magnétique enfermant donc les enroulements du transformateur, caractérisé par le fait que les embouts ont un trou troncônique central et les bords extérieurs en forme de troncône ou de tronc de pyramide suivant qu'ils sont circulaires ou carrés ce qui leur permet de venir s'emboiter dans les extrémités de l'armature et du noyau central dont la forme leur est parfaitement complémentaire de telle sorte que toutes les spires du noyau central et de 1 'armaure et que touts les tôles des embouts .-^ > out}ssent aux s > - faces de jonction et qu'ainsi toute ligne de flux magnétique puisse passer d'un élément à l'autre en traversant ces surfaces de jonction sans être obligée pour cela de couper transversalement les tales magnétiques qui les constituent 20/ Transformateur statique selon la revendication i caractérisé par le fait que les surfaces de contact entre les différents éléments sont vernies ou comportent une entretoise isolante très fine 3 / Transformateur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que dans le cas de la soudure a' l'arc et dans le cas où les enroulements primaires et secondaires sont côte à côte centrés sur le noyau central,il utilise une entretoise en tôle magnétique située entre les deux bobinages, qui est obtenue par l'assemblage de rondelles de tôle magnétique, cette entretoise laissant-subsister un entrefer en forme d'anneau par rapport au noyau ou l'armature. 40/ Transformateur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que dans le cas de la soudure à l'arc et dans le cas où les enroulements primaire et secondaire sont concentriques il utilise un tube en tôle magnétique intermédiaire entre les deux bobinages et laissant subsister par rapport à un embout, ou les deux,un entrefer en forme de couronne cylindrique 50/ Transformateur selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il utilise l'armature extérieure et le noyau central comme enroulements secondaires ou primaire et dans ce cas le circuit magnétique n'enferme qu'un seul type de bobina, soit primaire soit secondaire, en cuivre ou tout autre métal bon conducteur mais amagnétique 60/ Transformateur selon la revendication 1 caractérisé pas le fait qu'il utilise le noyau central comme enroulement primaire et l'armature comme enroulement secondaire ou l'inverse et dans ce cas le circuit magnétique n'enferme aucun enroulement en cuivre 70/ Transformateur selon la revendication I caractérisé par le fait que le circuit magnétique contient un agent réfrigérant tels par exemple de l'huile de transformateur ou de la graisse