Brevet FR2365867A1 — publié le 19780421

L'invention est relative aux bobinages réalisés en feuilles métalliques de cuivre ou d'aluminium, notamment pour la fabrication des enroulements de transformateurs. De tels bobinages comportent un certain nombre de couches de spires enroulées concentriquement autour d'un noyau magnétique. Des canaux de circulation du fluide diélectrique sont murages entre deux coches adjacentes en vue de leur refroidissement. Ces canaux sont obtenus a l'aide de calages disposés selon des génératrices de I'enroulement, c'est-à-dire parallèlement a l'axe d'enroulement du bobinage. Pour réaliser ces calages on a recours a deux procédés. Le premier consiste a coller transversalement sur un support, constitué par une bande de matériau isolant, tel que du papier comprimé, des cales isolantes en forme de baguette de section approximativement carrée. On réalise ainsi ce que l'on appelle un "store" que l'on introduit entre deux couches successives au fur et a mesure de leur bobinage. On peut aussi confectionner un store au moyen dtune bande isolante ou métallique sur laquelle on réalise périodiquement des emboutis transversaux en forme de créneaux. L'autre procédé consiste a réaliser directement dans la feuille métallique bobinée des lignes transversales d'emboutis constituant alors des entretoises entre couches successives pour y ménager un canal de circulation du fluide diélectrique. Mais quel que soit le procédé adopté, en présence d'un court-circuit on est toujours conduit aux memes inconvénients. En effet, les divers calages sont placés suivant des génératrices et, lors d'un court-circuit, l'ensemble du bobinage tendra a être écrasé contre le noyau magnétique, les efforts radiaux ainsi développés pouvant hêtre très importants sans qu'ils soient parfaitement maîtrisés. De plus, lorsque l'appareil comporte plusieurs canaux de refroidissement étagés radialement, ce qui est le cas général, toutes les cales ne sont pas disposées en superposition radiale et une possibilité de déformation entre couches du bobinage existe les cales venant s'imbriquer les unes dans les autres en déformant la partie du bobinage qui se trouve entre les différents stores. De plus, la feuille métallique est sollicitée a la flexion et au flambage entre les cales de stores et elle se déforme, sa faible épaisseur ne permettant pas d'assurer sa bonne tenue mécanique. L'invention a pour but l'obtention d'un bobinage destiné à présenter une meilleure tenue aux efforts engendrés par les courts-circuits et, par voie de conséquence; à conserver aux canaux de refroidissement toute leur efficacité. L'invention a pour objet un bobinage en feuille metallique comportant entre couches de spires des canaux de circulation de fluide dielectrique, caractérise en ce que les canaux sont formés par des rangées de cales inclinées par rapport aux génératrices du bobinage, l'inclinaison de ces cales étant telle qu'une morne génératrice du bobinage est sécante avec plusieurs cales. Selon un mode de réalisation une rangée de cales est constituée par un élément continu regnant d'une rive a l'autre du bobinage. Selon un autre mode de réalisation une rangée de cales est constituée par une succession d'éléments discontinus alignés les uns dans le prolongement des autres selon une même inclinaison d'une rive a l'autre du bobinage. Selon un autre mode de réalisation une rangée de cales est constituee par une succession d'éléments discontinus dont l'inclinaison est alternée en chevron d'un élément a l'autre. Selon une caractéristique les divers éléments d'une même couche de bobinage ainsi que les éléments des diverses couches de bobinage sont repartis en éléments homologues disposés dans une même tranche du bobinage. Selon une autre caractéristique l'inclinaison des rangées de cales est inversée de part et d'autre d'une même couche Selon un autre mode de réalisation les cales sont réalisées à l'aide baguettes isolantes. Selon un autre mode de réalisation les cales sont constituées par des emboutis de la feuille métallique. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description de modes de réalisation donnés à titre d'exemple et illustrés dans les dessins. La figure I est une vue schématique en bout d'un bobinage en feuille métallique. La figure 2 est une vue en perspective d'un store. La figure 3 est une vue en perspective d'une variante de store. La figure 4 est une vue développée d'un store selon l'invention. La figure 5 est une vue développée d'une variante de store selon l'invention. La figure 6 est une vue développée d'une autre variante de store selon l'invention. La figure 7 est une vue développée d'une variante selon la figure 6. La figure 8 est une vue transversale de la variante selon la figure 7. La figure 9 est une vue en perspective d'une variante d'un mode de réalisation de l'invention. Dans la figure I on a représenté une vue schématique d'un bobinage en feuille métallique. Le bobinage comporte un certain nombre de couches I constituées par plusieurs spires 2 de feuille métallique 4 en bande enroulee autour d'un tube 3 porteur du bobinage. Le bobinage est généralement obtenu par enroulement, dans 1 sens dte la Eleche: F, l'une ou deux feuilles métalliques avec interposition d'une ou deux feuilles de papier isolant prélevé sur des bandes de papier. L'enroulement s'effectue à l'aide de moyens habituels autour de l'axe XX' qui coincide avec celui du tube 3 et de trace X seule visible dans la figure I ; il est engendré par la succession des lignes génératrices qui épousent le bobinage et demeurent parallèles à l'axe XX', la trace d'une telle ligne étant repérée en 5 sur la figure 1. Des rangées 6 de cales 7 sont disposées entre deux couches successives ainsi qu'entre le tube porteur 3 et la première couche. Les espaces délimités entre d'une part deux couches successives et deux rangées adjacentes constituent des canaux 8 destinés à la circulation de fluide diélectrique dans lequel doit baigner le bobinage, cette circulation devant assurer le refroidissement des couches du bobinage. Les rangées de cales peuvent etre réalisées, comme dans la figure 2, à l'aide de baguettes isolantes 10 de section approximativement carrée collées sur un support constitué par une bande 9 de papier comprimé. Chaque baguette est alors disposée perpendiculairement aux rives 11 de la bande. L'ensemble du support et des rangées 6 de ces cales 10 constitue un store que l'on dispose entre deux couches I successives. La variante de réalisation de store représentée dans la figure 3 est obtenue par une pièce 12 emboutie en forme de créneaux orientés perpendiculairement vases rives Il. Dans de telles structures les rangées 7 de cales sont disposes pa-.^alle'e; aux génératrices du bobinage et à l'axe d'enroulement. Pour remédier aux inconve- nients exposés ci-dessus, lors de eourts-circuits selon l'invention, on incline les rangées de cales par rapport à la direction des génératrices. La figure 4 représente une vue développée d'un store réalisé à l'aide d'une bande de papier comprimé sur laquelle on a collé des baguettes 10 règnant d'une rive à l'autre des rives 11, mais ces baguettes sont inclinées par rapport aux rives, c'est-à-dire par rapport aux génératrices du bobinage sur lequel elles sont destinées à être appliquees entre deux couches 5-. L'inclinaison est telle que si l'on représente par une ligne discontinue 15 la position qu'occuperait une génératrice du bobinage, on voit que cette génératrice serait coupée en deux points par deux rangées 6 de cales 10. Chaque génératrice dispose ainsi de deux points d'appui en cas de court-circuit. De plus, d'une couche à l'autre > il y a intérêt à inverser I'inclinaison des rangées 6' de cales 10' comme représentées en pointillés. De cette manière on réalise un bobinage plus compact puisque les cales des divers stores d'une couche à l'autre ne peuvent plus stimbriquer les unes entre les autres mais -viennent s'appuyer en plusieurs points les unes sur les autres. La déformation de la feuille métallique est ainsi rendue beaucoup plus difficile en cas-de court-circuit. La variante de la figure 5 représente un store dans lequel chaque rangée 6 est formée par des cales élémentaires 14 présentant successivement et de manière continue, par rapport aux rives 11, une inclinaison alternée pour former des chevrons. Dans l'exemple représente on voit qu'une génératrice 15 est alors coupe en cinq points en une ou deux rangées de cales. Là encore, il est possible d'inverser l'inclinaison- des rangées de cales de part et d'autre d'une même couche. En variante des modes de réalisation précédents il est possible de remplacer, ainsi que représenté dans la figure 6, les cales 10 ou encore les cales élémentaires 14 par des éléments discontinus 16, 16', 16", les éléments homologues 16 d'une même couche sont alors régulièrement disposés en rangées longitudinales 17, 17', 17". Les rangées homologues 17 d'éléments entre couches successives sont alors disposées en superposition dans une meme "tranche" du bobinage, ce qui assure aux éléments une bonne compacité radiale et > aux génératrices du bobinageXl'impos- sibilité de fléchir en cas de court-circuit. Les cales sont formées a l'aide d'éléments qui affectent alors la forme d'un parallélogramme ou méme d'un losange ; mais de telles cales présentent des arêtes vives et notamment à leurs extrémités des pointes qui peuvent constituer un danger pour les isolations entre spires. C'est pourquoi on peut leur préférer des cales de forme arrondie ne présentant pas d'arêtes vives. -On a ainsi représenté dans les figures 7 et 8 eertaines formes de ces cales. Dans la rangée 17, les cales 1.6 en losange à arêtes vives ont éte remplacées par des cales 18 en losange à arêtes arrondies. Dans la rangée 17' on a remplacé les cales en losange par une succession de tétons 19 qui seraient inscrits dans le parallèlogramme initial. Enfin on a représenté dans la rangée 17" une autre forme de réalisation également intéressante qui consiste à remplacer les tetons 19 par une succession de cales élémentaires 20 orientées et disposées selon des portions successives de génératrices en marches d'escalier. Ces cales élémentaires 20 sont rectangulaires et peuvent présenter des arêtes arrondies. A la place des stores, un autre mode de réalisation de 1 invention consiste à former directement les cales sur la feuille métallique par emboutissage. Ceci se fait alors sur le tour à bobiner après bobinage de chacune des couches de spires et de préférence rangée par rangée. Il est alors préférable de donner aux emboutis des formes telles que celles indiquées dans les figures 7 et 8. Comme les emboutis n' occupent pas toute la Largeur de la feuille, on peut tirer sur celle-ci sans aucun inconvénient, ce qui est un avantage pour ltexécution du bobinage. il est aussi préférable de réaliser les emboutis de telle manière que les cales ne soient plus planes, mais qu'elles soient arrondies, comme les cales 21 représentées dans la figure 9, pour reposer correctement contre le bobinage sans risquer de présenter les surépaisseurs. Les cales 21 sont disposées en trois rangées longitudinales 22, 22', 22" reparties entre les rives 23 de la feuille 4. Cette mise en forme peut être obtenue automatiquement au roulage lorsque la feuille métallique à bobiner est de faible épaisseur, au moment de l'emboutissage ou par un dispositif accessoire placé sur le déroulement de la feuille pour des épaisseurs plus importantes (dispositif à rouleaux par exemple). Lorsque deux feuilles sont bobinées en parallèle, les emboutissages ne sont faits que sur une seule feuille, ce qui est sans inconvénient pour l'eff i- cacité du refroidissement, et de préférence on dispose le canal de refroidissement entre les deux feuilles. Le refroidissement avec des canaux ainsi réalisés est tres bon. En effet, la surface de refroidissement perdue, correspondant à celle recouverte par les cales, est faible. Elle 11 est d'autant plus que le flanc latéral des emboutis est une surface active pour le refroidissement contrairement à ce qui se passe avec des cales isolantes. il compense presque entièrement la surface couverte par des cales. Toutes les variantes de forme d'emboutissage sont possibles pourvu quelles respectent la règle de présenter plusieurs cales suivant une génératrice quelle quelle soit. Tous les écartements possibles entre les diverses tranches de cales sont aussi réalisables ; en particulier, si cet écartement est nul on retrouve ltéquivalent d'un store avec cales inclinées continues. Un autre avantage de cales embouties dans la feuille métallique est que ce dispositif ne varie pas de dimensions au séchage du bobinage contrairement aux autres solutions à base de cales isolantes. On est ainsi assuré d'avoir un bobinage compact, donc peu déformable. I1 est évident que 1 invention n1 est nullement limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et représentés et qui ntont été donnés qu'à titre d'exemple ; en particulier, on peut, sans sortir du cadre de l'invention, modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens pl-; dns moyens équivalents, ou encore remplacer certains éléments par d'autres susceptibles d'assurer la morne fonction technique ou une fonction technique équivalente. REVENDICATIONS 1/ Bobinage en feuille métallique comportant entre couches de spires (2) des canaux de circulation de fluide diélectrique, caractérisé en ce que les canaux (8) sont formés par des rangées (6) de cales 7) inclinées par rapport aux génératrices du bobinage, l'inclinaison de ces cales étant telle qu'unie même génératrice (5) du bobinage est sécante avec plusieurs cales. 2/ Bobinage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une rangée (6) de cales est constituée par un élément continu (10) règnant d'une rive à l'autre du bobinage. 3/ Bobinage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une rangée (6) de cales est constituée par une succession d'éléments discontinus (16, 16', 16") alignés les uns dans le prolongement des autres selon une même inclinaison d'une rive à l'autre du bobinage. 4/ Bobinage selon la revendication ], caractérisé en ce qu'unie rangée (6) de cales est constituée par une succession d'éléments discontinus (14) dont l'inclinaison est alternée en chevron d'un élément à 11 autre. 5/ Bobinage selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les divers éléments d'une même couche de bobinage ainsi que les éléments des diverses couches de bobinage sont répartis en éléments homologues (16) disposés en rangée longitudinale (17) dans une morne tranehe du bobinage. 6/ Bobinage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'inclinaison des rangées (6, 6') de cales (10, 10') est inversée de part et d'autre d'une même couche. 7/ Bobinage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les cales sont réalisées à l'aide de baguettes isolantes (10). 8/ Bobinage selon la revendication 7, caractérisé en ce que les cales sont collées sur un support isolant (9) tel que du papier comprimé. 9/ Bobinage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les cales sont consitutées par des emboutis (22) de la feuille métallique (4). 10/ Bobinage selon l'une des revendications I à 9, caractérisé en ce que le contour de la face d'appui d'un élément contre la couche adjacente est arrondi de manière à ne pas offrir d'arêtes vives. 11/ Bobinage selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les cales sont constituées par une succession de parallélogrammes (16, 18). 12/ Bobinage selon l'une des revendications 1 à iO, caractérisé en ce que les cales sont constituées par une succession de tétons (19). 13/ Bobinage selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les cales sont constituées par une succession d'éléments (20) orientés et disposés selon des portions successives de génératrices en marches d'escalier.