Brevet FR2350671A1 — publié le 19771202

La présente invention est relative à une bobine T.H.T. à enroulement fractionné. Elle concerne, plus particulièrement, les transformateurs de tres haute tension, les bobines de choc, ou autres, dans lesquels le bobinage réalisé permet l'économie dtune partie de la matière isolante sans nuire à la qualité de l'isolement. tes tubes à rayons cathodiques utilisés pour la production des images notamment en télévision, sont alimentés, entre autres, par une tension élevée dite très haute tension ou T.H.T, de l'ordre de 17 kV, O à 400 pA. pour les récepteurs en noir et blanc et de 25 kV, O à 1,2 mA pour les récepteurs en couleurs. Un générateur de T.H.T. de télévision est généralement constitué par un transformateur bobiné sur un noyau de ferrite en double U, constitué par un enroulement primaire, relié au circuit de déviation magnétique fournissant la balayage horizontal de ltécran du tube à image, et recevant des impulsions présentes sur les bobines horizontales du déviateur. Outre divers enroulements fournissant des impulsions de différentes valeurs nécessaires au fonctionnement des différents circuits, il comporte un enroulement secondaire comprenant un grand nombre de spires, destiné à l'alimentation en très haute tension du tube à image.Dans ce but,les impulsions présentes sur le secondaire, dont l'amplitude de crete est de 10 à 15 volts par spire, sont redressées à Itaide d'une simple diode dans le cas des récepteurs en noir et blanc ou d'un circuit tripleur de tension dans le cas des récepteurs couleur. La réalisation pratique de tels transformateurs impose un certain nombre de contraintes telles que - le couplage entre primaIre et secondaire .H.j. doit-ôtre généralement serré dans le but d' obtenir soit un fonctionnement dit avec accord sur harnonique, soit sans accord précis, et dans ce cas avec une inductance de fuite très faible. - l'isolement entre primaire et secondaire dlure part, entre les différentes couches de fil d'avare part, et enfin entre le transformateur lui-même et les éléments voisins doit-etre réalisé de manière à éviter les arcs et les courts-circuits destructeurs, dûs aux tensions élevées mises en oeuvre, ainsi qu'à la forme et à la fréquence des tensions utilisée. - la réalisation d'un tel transformateur doit être économique et la fabrication aisée en production de grande série, puisqutil est notamment destiné a l'équipement d'appareil récepteurs de télévision destinés au grand public. Un transformateur sur un noyau magnétique en ferrite de manganèse de réalisation conTier:tiounelle comporte un primaire constitué de 54 spires de fil de 0,50 m/m de diamètre, en deux couches de 27 spires séparées par une couche d'isolant constitué par un iilm de matière plastique aux propriétés isolantes prédéterminées, par exemple de la famille de polycarbonates ou des polyesters. te secondaire T.H.T, Bobiné en fil émaillé de 0,15 m/m comporte 625 spires, divisé en 8 couches de fil séparées par 4 couches de film isolant. te choix du nombre de spires par couche et du nombre de couches dtisolant entre couches de fil, tient compte - de l'isolement minimum acceptable - de l'épaisseur du film isolant, parmi les épaisseurs normalisées utilisables, pour un bobinage pratiquement réalisable avec les machines à bobiner conventionnelles - de l'obtention d'un couplage désiré entre les enroulements, compte tenu de l'épaisseur totale de chaque couche isolante Accesoirement, et pour éviter l'apparition d'arcs de contournement sur le bord des couches supérieures du bobinage, ces dernières comportent un nombre de spires plus réduit, de façon à laisser un espace plus large entre le bord de ces couches et les autres parties du transformateur. Une telle réalisation constitue 1"'Art connu" couramment utilisé sous différentes variantes dans ce genre de fabrication. Si on examine l'isolement obtenu entre les couches successives de fil grace aux feuilles de film isolant on s'aperçoit que la tension entre couches, proportionnelle au nombre de spires, est maximum entre les extrémités d'un côté des deux premières couches, du coté opposé des couches suivantes de l'enroulement etc. de tension nulle aux extrémités opposées, et intermédiaire entre ces extrémités I1 est nécessaire de prévoir pour la séparation entre chaque couche de fil, une épaisseur d'isolation minimum suffisante pour éviter les arcs entre les parties des couches successives de fil soumises à la tension la plus élevée.De ce fait, tous les autres points du bobinage sont soumis à une différence de potentiel inférieure et ltisolement est surabondant ; 11 y a donc redondance de film isolant. te prix de ce film constituant une part non négligeable du prix total d'un produit, on voit qu'il y a intêret à l'utiliser parcimonieusement. Par la présente invention est proposée une nouvelle réalisation évitant les inconvénients et permettant de réduire notamment cette redondance de film isolant. Cette réalisation est rendue possible par une répartition judicieuse du nombre de spires dans les couches de fil répartis sous forme de sections en "marches dtexcalier", chacune d'elle étant séparée par de l'isolant. Selon un des aspects de la présente invention, une bobine .H.T à enroulement fractionné comportant un isolant entre ses sections de bobinage est principalement caractérisée en ce qu'une section d'enroulement sur deux est fractionnée en plusieurs couches d'enroulement dont le nombre de spires respectif est choisi tel que la tension entre deux couches successives reste inférieure à la tension du claquage relative à une épaisseur prédéterminée de l'isolant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple en se référant aux figures annexées qui représentent -- la figure 1 : une vue schématisée de la répartition des spires dans les sections de-bobinage suivant l'art connu, et - la figure 2 : une vue concernant un même objet réalisé selon l'invention. tes deux figures sont dessinées côte à côte de manière à illustrer clairement l'invention. Dans la répartition donnée a la figure 1, à gauche du dessin, le nombre de couches d'isolant entre sections du bobinage ou couches de fil et de spires par couche de fil a été détermine en fonction des exigeances définies précédamment quant au couplage et à l'isolement. Pour obtenir un isolement suffisant avec un film isolant de 6/100 mm d'épaisseur par exemple entre les extrémités d'un côté du bobinage correspondant aux points A et B, portés à une différence de potentiel d'environ 1800 volts dans le cas examiné, quatre couches d'isolant entre les couches de fil sont nécessaires. Cette quantité de couches d'isolant est inutile entre les extrémités du côté opposé, points C et D, oW la différence de potentiel est nulle, et surabondante en tous les autres points des couches de fils. Il y a donc rebondance de l'isolement et gaspillage de l'iso3xft. Dans la nouvelle répartition donnée sur la figure 2, les couches d'ordre pair sont fractionnées et représentées par des "marches d'escalrrier"-et les -couchee impaires reréentees par uns "palier" continu, contiennent le nombre total des spires prévu pour la section, mais cet ordre de réalisation peut Qtre inversé. Si on désigne par E l'épaisseur totale de l'isolant entre deux couches de fil dans le secondaire du transformateur de la figure 1, par 2e l'épaisseur totale cumulée de deux couches d'isolants entre trois couches complètes successives de fil, dans le transformateur de la figure 2, on trouvera dans ce second cas 2 e = B (1 + n ) soit,en moyenne, pour l'isolement entre deux couches successives de fil E 1 l'épaisseur e = 2 ( + n ) En supposant possible l'emploi d'un très grand nombre de couches de film d'isolant d'épaisseur très faible, mais avec E constant et, avec une couche sur deux à nombre de spires fractionnée en un très grand nombre de marches, on aurait E e 2 soit une réduction de moitié de la quantité d'isolant. En fait, pour des raisons pratiques, le choix de l'épaisseur des couches de film étant défini, on peut envisager, dans l'exemple choisi et à isolement égal, 4 marches par couche paire de fil. L'épaisseur e devient alors 5E e = 8 = 0,625 E, ou deux marches, avec deux films par marche, 3E e 4 = 0,75 E ce qui permet encore une réduction appréciable de la quantité d'isolant. Bien entendu, ce mode Ûe réalisation constitue -un exemple non limitatif, le nombre de marches par couche de fil, et le nombre de couches d'isolant pouvant etre différent. De meme le fractionne- ment peut s'effectuer sur les couches paires ou impaires pourvu que l'idée de base de l'invention soit conservée. C'est ainsi qu'un transformateur de très haute tension est réalisable ; il comporte un noyau magnétique, au moins deux enroulements, l'un primaire, l'autre secondaire fournissant la très haute tension destinée au tube cathodique après redressement par simple diode ou redresseur multiplicateur. Dans cette réalisation l'enroulement secondaire est bobiné avec les sections paires fractionnées, de sorte que la quantité de film isolant utilisée est réduite tout en conservant un isolement prévu. Une réalisation préférée, illustrée par la figure 2, montre schématiquement un transformateur de T=ET construit selon l'idée de base décrite ci-dessus qui peut par ailleurs s'appliquer à tous types de transformateurs destinés ou non à la télévision, où il permet d'économiser le matériau isolant sans perdre la qualité de l'isolement recherché par le bobinage proposé. Dans cette réalisation, les couches impaires sont entières, et les couches paires fractionnées en quatre parties de façon à n'utiliser à isolement égal qu'une seule couche de film isolent par fraction de couche indiquée par une marche d'escalier. A partir de la 5ème couche d'enroulement un rétrécissement a été conservé, dont il a été question e qui ot destiné à accroître la distance entre le bord les couches les plus éloignées du noyau et les éléments avoisinants. Ici apparaît un avantage supplémentaire de la raalisab ion proposée. Dans une réalisation conventionnelle, le rétrécisse^nt de ces couches n'entraine généralement pas une diminution correspondante du nombre de couches d'isolant, pour éviter les erreurs de fabrication dues à un changement de ce nombre à un instant précis du bobinage. I1 en résulte une nouvelle redondance. Dans le bobinage proposé, l'introduction de l'isolant entre les couches étant réalisé selon une séquence prédéterminée mécaniquement ou non, cette seconde redondance est supprime puisqu'll n'est introduit chaque fois, qu'une seule couche de film. A titre indicatif, si le nombre de couches d'enroulements passe de 8 à 16, le nombre de couches d'isolant se trouve etre réduit de 28 à 15, ce qui constitue une économie de presque 50 % sur l'isolant. Encore une autre diminution du coût est réalisée du fait de la réduction du diamètre total de l'enroulement T.X.T qui entraîne une nouvelle économie générale ae matiere sur le fil et l'isolant utilisés. Par ailleurs, la réalisation décrite convient bien pour une iabrication en série. La bobine T.H.T décrite est applicable notamment seule comme self de choc, ou réalisée comme un enroulement secondaire d'un transformateur du type industriel ou destiné à équiper les appareils de télévision, ou à rayons X, ou oscillographes... REVENDICAT 10N8 1. Bobinie T.H.T à enroulement fractionné comportant un isolant entre ses sections de bobinage, caractérisée en ce qu'unie section d'enroulement sur deux est tractionnée en plusieurs couches d'enroulement dont le nombre de spires respectif est choisi tel que la tension entre deux -couches successives reste inférieure à la tension du claquage relative a une épaisseur prédéterminée ae l'isolant. 2. Bobine selon la revendicatlon 1, caractérisée en ce que les couches paires de la bobine sont fractionnées 3 Bobine selon la revendication 1, caractérisée an ce que les couches impaires de la bobine sont fractionnées. 4. Bobine selon la revendication 1, caractérisée en ce que ltisolement entre-couches est constituée par une épaisseur eonstante d'isolant 5. Bobine selon la revendication I, caractérisée en ce qu'elle constitue un enroulement secondaire d'un transformateur. 6. Appareil caractérisé par le fait qu'il comporte une bobine définie par.l'une quelconque des revendications précédentes.