Brevet FR2335922A1 — publié le 19770715

-La présente invention concerne la fabrication des inductances dans lesquelles le couplage de ou des enroulements entre eux et avec le circuit magnétique soit aussi serré que possible. Gri a cherché depuis longtemps à améliorer les performances des inductances en utilisant au mieux le circuit magnétique qu'elles comportent. Par exemple, on a déjS fabriqué des inductances dont le circuit magnétique est obtenu par enroulement d'une bande de tôle magnétique dont l'un des bords longitudinaux est encoché sur une certaine longueur. L'enroulement de cette tôle présente ainsi une cavité dans laquelle on peut placer une bobine après quoi le circuit magnétique peut être complété par un disque magnétique ayant le diamètre de l'enroulement et placé de manière à fermer la cavité du bobinage. On peut également enrouler deux bandes de tôle d'une largeur donnée entre lesquelles est enroulée une bande de tôle moins large de façon à former une cavité pour le bobinage.Enfin, il est possible d'usiner une cavité dans l'enroulement d'une tôle de largeur constante. I1 existe, par ailleurs, des inductances dont le circuit magnétique est en un matériau ferromagnétique par exemple fritté et formant un 'tpot" dans lequel le bobinage est logé. Toutes les inductances ont ceci de commun que l'on cherche à entourer complètement le bobinage du circuit magnétique pour obtenir une efficacité aussi grande que possible du circuit magnétique. L'invention vise à obtenir une inductance dont le couplage peut être rendu encore plus serré que dans les inductances décrites ci-dessus de manière obtenir un coefficient de qualité aussi élevé que possible. De plus, les inductances suivant l'invention ont, toutes choses égales par ailleurs, un volume moindre en particfllier lorsqu'elles sont utilisées comme selfs ou comme transformateurs, que les inductances de la technique antérieure. L'invention a également pour but de fournir une inductance comportant des bobinages multiples, ce qui permet, par une commutation appropriée des bobinages, de modifier facilement la valeur de l'inductance. L'invention a donc pour objet une inductance,caractérisée en ce qu'elle est constituée par un enroulement en spirale d'un complexe formé ar au moins un ruban en un matériau magnétique, au moins un ruban conducteur et au moins une couche isolante interpo- sée entre le ruban en un matériau magnétique et le ruban conducteur. Grâce à ces caractéristiques, le circuit magnétique de l'inductance est intégré dans l'enroulement électrique, à chaque spire de celui-ci, ce qui permet d'augmenter notamment le facteur de qualité de l'inductance. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une inductance r caractérisé en ce qu'il consiste å enrouler autour d'un mandrin au moins trois couches superposées constituées par au moins un ruban conducteur, au moins une couche isolante et au moins un ruban en un matériau magnétique et a imprégner les couches superposées au cours de leur enroulement. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins. annexés, donnés uniquement a titre d'exemple - la Fig. 1 montre une vue schématique d'un exemple d'appareillage illustrant la fabrication des inductances de l'invention - la Fig. 2 est une vue en plan d'un complexe constituant un exemple d'inductance suivant l'invention dans le cas où elle serait complètement déroulée - la Fig. 3 est une vue en coupe partielle à grande échelle à travers plusieurs spires d'un enroulement constituant une inductance suivant l'invention - les Fig. 4a, 4b et 4c montrent des exemples de schémas de connexion de bobinages élémentaires d'une inductance à bobinages multiples suivant l'invention - la Fig. 5 montre une vue schématique illustrant la fabrication d'une inductance conçue selon la Fig. 2 - la Fig. 6 montre une vue schématique en coupe radiale d'un mandrin d'enroulement d'une inductance suivant l'invention avec l'amorce de l'enroulement destiné à la constituer - la Fig. 7 est une vue en coupe axiale du mandrin de la Fig. 6 montrant également comment les connexions extérieures de ltinductance peuvent être réalisées - la Fig. 8 est une vue en coupe axiale d'un dispositif électromagnetique comportant une inductance suivant l'invention et servant plus particulièrement a constituer un dispositif de démarrage d'un moteur électrique asynchrone. En se référant à la Fig. 1, on voit qu'un groupe de bobines d'alimentation 1 a 4 est disposé près d'un tambour d'enroulement 5 qui est entrainé en rotation a une vitesse convenable par des moyens moteurs (non représentés) et dont l'axe est paralle- le å ceux des bobines 1 a 4. La bobine 1 délivre un ruban de matériau isolant la, la bobine 2, un ruban 2a d'un matériau conducteur (cuivre ou aluminium, par exemple), la bobine 3 un ruban isolant 3a, tandis que la bobine 4 délivre un ruban a de matériau magnetique. Les rubans isolants la et 3a peuvent être des couches d'imprégnation mais, ils peuvent également être constitués par des bandes isolantes autocollantes sur leur deux faces fabriquées notamment par la Société 3 M.Le ruban de matériau magnétique est formé de préférence par une bande de matériau magnétique a haute induction de saturation et a baside Co et de Fe, recouverts des deux cotés d'une couche d'imprégnation et d'un vernis protecteur. I1 peut s'agir par exemple d'un matériau fabriqué par la Société Creusot Loire sous la dénomination commerciale "AFK 502". Le tambour 5 est partiellement immergé dans un liquide d'imprégnation 6 par exemple une matière thermoplastique telle que l'araldyte, contenue dans un bac 7, afin d'assurer l'assemblage définitif des couches après enroulement. On peut également appliquer d'autres substances au cours de l'enroulement; par exemple, dans le cas d'un polymère on peut appliquer des produits tels qu'un durcisseur, un accélérateur, un plastifiant etc., a l'aide d'une buse 8 ou d'un tampon racleur 9 placés convenablement près du tambour 5. On constate donc que le circuit magnétique constitué par le ruban 4a est intégré a l'enroulement électrique même de l'inductance car il est interposé, dans chaque spire de I'inductance, entre des couches isolantes et conductrices. Il en résulte un facteur de qualité très élevé. Par ailleurs, la fabrication d'une telle inductance devient extrêmement simple, ne nécessitant aucun noyau magnétique, séparé ou indépendant. Bien entendu, le mode de fabrication décrit ci-dessus n'est qu'un exemple des nombreuses possibilités de réalisation d'une inductance selon l'invention. I1 est possible d'augmenter le nombre de rubans de chaque élément du complexe décrit cidessus par exemple pour constituer des enroulements primaires et secondaires, pour augmenter l'importance du circuit magnétique ou pour former une isolation supportant des tensions plus élevées entre les spires de l'inductance. Un exemple particulièrement avantageux d'une inductance réalisée selon l'invention est représenté sur les Fig. 2 à 5. La Fig. 2 représente une vue d'un enroulement développé dans un plan avec arrachement partiel. Il-comprend un ruban magnétique 10 constitué d'une bande 11 en un matériau magnétique recouverte sur ses deux faces d'une couche 12 de protection et d'une couche 13 d'un vernis isolant. A ce ruban magnétique est superposé un ruban isolant 14 sur lequel sont superposés a leur tour quatre rubans conducteurs 15a à 15d s'étendant parallelement le long de l'ensemble de I'enroulement. Chacun des rubans conducteurs 15a à 15d est recouvert d'un ruban isolant 16a à 16 . Les rubans conducteurs 15a à 15d peuvent être dénudés à chacune de leurs extrémités, en 17 par exemple, pour permettre leur connexion. La Fig. 3 représente à grande échelle une partie d'une spire 18A d'un enroulement tel que celui de la Fig. 2, étant entendu que les épaisseurs de certaines couches sont exagérées pour la clarté du dessin. On reconnait dans la spire 18A, l'ensemble des éléments représentés sur la Fig. 2,éléments que l'on retrouve naturellement dans les spires adjacentes 18B et 18C. Les Fig. 4a à 4c montrent diverses connexions possibles des rubans conducteurs 15a à 15d qui constituent dans l'enroulement de l'inductance autant de bobinages. On obtient donc ainsi des possibilitésctrès variées de connexion de ces bobinages qui, s'ils sont prévus en un grand nombre,permettent, en particulier par un montage en série, d'obtenir un réglage très commode de la valeur de l'inductance. La Fig. 5 montre comment une inductance du type de la Fig. 2 peut être fabriquée en enroulant ses divers éléments sur un tambour analogue à celui représenté sur la Fig. 1. I1 est évident que l'indactance que l'on vient de décrire n'a pas besoin de noyau magnétique, mais il peut être avantageux d'utiliser pour l'enroulement de l'inductance et à la place du tambour de la Fig. 1 un mandrin 19 en un matériau isolant, de préférence, qui reste à demeure dans l'inductance pour en augmenter la rigidité mécanique (Fig. 6 et 7). Ce mandrin peut être utilisé pour amorcer l'enroulement, en le munissant d'une rainure axiale 20 avec laquelle communique un trou axial 21. La largeur de la rainure 20 est légèrement inférieure à l'épaisseur de l'ensemble des éléments superposés de l'inductance pour permettre le serrage du début de l'enroulement. Le trou 21 reçoit l'extrémité d'un cable de connexion 22 dont les quatre conducteurs sont respectivement reliés aux extrémités 17 des rubans conducteurs 15a à 15d. La Fig. 8 montre une vue en coupe axiale d'une application d'une inductance suivant l'invention à un dispositif de démarrage d'un moteur asynchrone. Ce dispositif comporte un boîtier cylindrique 23 composé d'un fond 24, d'un corps 25 et d'un couvercle 26. Dans le corps 25 est logée une inductance 27 réalisée conformément à l'invention (Fig. 6 et 7) et bobinés autour d'un mandrin 28. Le circuit magnétique de cette inductance est complété à la partie supérieure par une boite circulaire 29 remplie de poudre magnétique (des particules de fer, par exemple) tandis qu a la partie inférieure est prévue une armature mobile 30 constituée par une boite 31 identique à la boîte 29, mais recouverte iur sa face adjacente à l'inductance 27, d'une feuille 32 de matériau magnétique à haute perméabilité magnétique (du fer au cobalt par exemple).L'armature 30 peut se déplacer axialement dans le fond 24 du boîtier 23 dont l'axe doit être maintenu vertical. Il est à noter toutefois qu'il est possible de prévoir un ressort antagonizrte (non représenté) qui permet alors d'utiliser le dispositif dans une position quelconque. Lorsque l'inductance 27 est désexcitée, l'armature 30 repose sur le fond 24 par gravité, mais cette armature peut se déplacer vers le haut lorsque l'inductance 27 est excitée. Le corps 24 est vissé dans le fond 24 de manière à y ménager un épaulement annulaire 33 coaxial au bottier 23. L'inductance 27 se termine à sa partie supérieure juste au-dessus de l'épaulement 33 de manière que l'armature 30, lorsqu'elle est attirée par l'inductance, ne puiss-s4appliquer contre cette dernière, un léger entrefer étant prévu. Ainsi, l'armature ne peut pas "coller" à l'inductance. Le dispositif que l'on vient de décrire est destiné à être inséré dans l'un des conducteurs d'alimentation d'un moteur asynchrone, triphasé par exemple, afin d'en limiter le courant de démarrage. Suivant la puissance du moteur et en fonction d'autres considérations électriques, on peut brancher les bandes conductrices de l'inductance conformément aux schémas des Fig. 4a à 4c. Ainsi, au moment de la mise en marche du-moteur un courant très important (courant de démarrage) traverse l'inductance 27 de sorte que l'armature 30 est attirée à l'encontre de l'action de la gravité. I1 en résulte une augmentation considérable de la valeur apparente de l'inductance 27, qui était auparavent quasi ohmique et qui devient nettement selfique. On obtient ainsi une réduction notable du courant de démarrage. I1 est évident que l'inductance à plusieurs rubans conducteurs peut être utilisée en tant que transformateur, ces rubanS étant par construction indépendants les uns des autres. On peut par un branchement extérieur approprié, utiliser un ou plusieurs rubans comme primaire ou un ou plusieurs rubans caunme secondaire , l'inductance pouvant ainsi être utilisée pour construire de nombreux types différents de transformateurs puisque le rapport de transformation peut être modifié par un branchement différent des rubans, tout en partant d'inductances qui au départ sont identiques Cette facilité d'adaptation rend l'inductance apte à être utilisée également comme électro-aimant, ventouse magnétique ou autre. Dans les cas que l'on vient de mentionner, on peut compléter le circuit magnétique de l'inductance par des pièces en un watériau magnétique recouvrant l'inductance à ces deux extrémités comme le font les boites 29 et 30 de la Fig. 8, ces deux pièces pouvant alors être immobiles et etre réalisées par exemple en tle enroulée ou en ferrite. Un entrefer réglable ou non peut être prévu selon les besoins. REVENDICATIONS 1. Inductance, caractérisée en ce qu'elle comprend un enroulement en spirale d'un complexe formé par au moins un ruban en un matériau magnétique (4a), au moins un ruban conducteur (2a) et au moins une couche isolante (3 a) interposéeentre le ruban magnétique (4a) et le ruban conducteur (la). a) . 2. Inductance suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ledit ruban conducteur est constitué par plusieurs bandes conductrices parallèles (15a à 15d). 3. Inductance suivant la revendication 2, caractérisée en ce que chacune desdites bandes conductrices (15a à 15d) est recouverte d'une bande isolante (16a à 16d). 4. Inductance suivant l'une quelconque des revendi- cations 2 et 3, caractérisée en ce qu'au moins certaines desdites bandes conductrices sont connectées les unes aux autres par leurs extrémités selon un montage série et/ou parallèle respectivement. 5. Inductance suivant l'une quelconque,des reven dications I à 4, caractérisée en ce que ladite couche isolante (3a) est un ruban autocollant sur au moins l'une de ses faces. 6. Inductance suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit ruban de matériau magnétique (4a; 11) est recouvert sur l'une ou deux de ses faces d'une ou de plusieurs couches isolantes (12,13). 7. Inductance suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un mandrin de support (19). 8. Inductance suivant la revendication 7, caractérisée en ce que ledit mandrin (19) comporte une fente longitudinale (20) de largeur inférieure a l'épaisseur totale dudit complexe, la fente recevant l'un des bords d'extrémité de celui-ci. pour amorcer 1' enroulement. 9. Inductance suivant la revendication 8, caractérisée en ce que ladite fente (20) communique avec un trou longitudinal (21) pratiqué dans ledit mandrin et en ce qu'un câble (22) est inséré dans ce trou pour assurer la connexion vers l'extérieur du ruban conducteur (15a 6 15d). 10. Inductance suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le circuit magnétique constitué par ledit ruban magnétique est complété par des pièces en un matériau magnétique (29, 30) recouvrant respectivement les deux extrémités dudit enroulement. 11. Inductance suivant la revendication 10, caractérisée en ce que l'une au moins desdites pièces magnétiques (30) est une armature mobile. 12. Inductance suivant 1 'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisée en ce que ladite pièce magnétique est formée par une boite en un matériau inerte remplie d'une poudre magnétique. 13. Inductance suivant l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisée en ce que ladite pièce magnétique est formée par l'enroulement d'un ruban en un matériau magnétique disposé coaxialement à l'enroulement dudit complexe. 14. Dispositif de démarrage pour moteur asynchrone, caractérisé en ce qu'il comprend une inductance suivant la revendication 11. 15. Procédé de fabrication d'une inductance suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qutil consiste à enrouler autour d'un mandrin au moins trois couches superposées constituées par au moins un ruban conducteur (2a), au moins une couche isolante (3a) et au moins un ruban en un matériau magnétique (4a) et à imprégner les couches superposées au cours de leur enroulement. 16. Procédé de fabrication suivant la revendication 15, caractérisé en ce que la phase d'imprégnation est effectuée par pulvérisation, trempage et/ou application directe.