Brevet FR2373133A1 — publié le 19780630

L'invention concerne un noyau de fer feuilleté pour transformateurs, bobines d'arrêt etc.., comportant une cuirasse divisée assemblée à un noyau central; Pour diminuer les pertes par courants de Fouculat, les noyaux de fer pour transformateurs sont formés de tôles minces de préférence isolées entre elles. I1 est connu de fabriquer des noyaux de fer à partir de tôles séparées que l'on assemble au moyen de boulons filetés. Habituellement, les noyaux de fer de ce genre comportent une culasse de façon que lton puisse de façon simple assembler au noyau de fer les enroulements électriques terminés. Aux points de raccordement qui en résultent, il se produit des pertes magnétiques. Il est connu de fabriquer des noyaux de fer de ce genre à partir de tôles ayant une direction magnétique préférentiel le. Ce sont des totales laminées à froid dans lequel le flux ma- gnétique exige dans la direction de laminage une moindre puis- sance-magnétisante que dans des t8les saas direction préférentielle.Un noyau de fer formé de tôles ayant une direction ma- gnétique préférentielle peut etre constitué de telle sorte que cette direction soit la même dans toutes les colonnes du noyau, la structure du noyau est alors relativement simple, mais 2s flux magnétique exige une plus grande puissance magnétisante dans les parties des noyaux où la direction magnétique préférentielle ne coincåde pas avec la direction longitudinale des colonnes, étant donné les pertes magnétiques plus grandes. Par contre, Si le noyau de fer comporte des parties oU la direction magnétique préférentielle ne coïncide pas avec la direction longitudinale des colonnes, le noyau comporte davantage de points de raccordement et par suite, ses pertes magnétiques sont accrues ainsi que la dépense de construction. On connaît des noyaux formés de bandes de tôle enrou liées. De préférence, on utilise une tôle sont une direction magnétique préférentielle car le flux magnétique est toujours sir tué dans la direction de laminage de la bande de sorte que dans ces noyaux on obtient des pertes magnétiques particulièrement faibles, d'autant plus que l'on évite les raccordements, les points d'emboStement et de déviation ainsi que les boulons d'as semblage au sein du circuit magnétiQue. On enroule les bobinages électriques à travers la fenêtre d'enroulement ou bien on divise le noyau de fer en deux parties et en les assemble à nouveau après la mise en place de l'enrouement olectrique. Les noyaux composés à bandes enroulées doivent être maintenus assemblés par des bandes de retenue. Toutefois, la fabrication du noyau à bandes enroulées est très coûteuse. On connatt un noyau de fer pour transformateur formé de deux enroulements de bandes. Chaque enroulement de bande est divisé en deux parties et maintenu par les bandes de retenue. L'enroulement électrique entoure une colonne de chaque enroulement de bande de sorte que l'on obtient un noyau cuirassé. L'invention a pour but de perfectionner un noyau de fer du genre indiqué plus haut de façon telle que l'on évite une puissance magnétisante accrue en vertu de pertes par dispersion aux points de racórdement. Ce problème est résolu par le fait que le ou les noyaux centraux s'engagent, dans la région des points de subdivision, dans la cuirasse réalisée par enroulement des différentes couches et que les tôles d'une partie de cuirasse et les tales d'un noyau central sont adjacentes en se croisant à la façon d'une grille, de préférence sur toute la largeur de la colonne respective du noyau* Lorsqu'on assemble des parties de noyau ainsi constituées, les bords de tale de l'une des parties de noyau qui sont voisins de l'autre partie de noyau sont dirigés perpendiculairement ou transversalement auSSutress bords de t81e qui ne peuvent pas dévier aux points de raccordement.Par suite, le champ magnétique présente peu de dispersion aux points de raccordement de sorte qu'il se produit relativement peu de pertes magnétiques0 Et outre, l'assemblage des parties de noyau est facilité pour le cas où les tales ne présentent que des tolérances réduites en ce qui concerne les points de raccordement0 alors, il ne peut pas arriver aussi facilement que les tôles de l'une des parties de noyau s'accrochent aux tales de l'autre partie de noyau car leurs bords sont dirigés transversalement les uns aux autres. Par suite, les lignes de force de chacune des plaques de l'une des parties du noyau se prolongent dans toutes les couches ou dans chacune des tôles de l'autre partie du noyau. Il est avantageux que les parties de noyau soient formées de tôles ayant des pertes de magnétisation différentes. Grâce à cela, les tôles des parties de noyau ont des pertes différentes les unes des autres et/ou les parties de noyau ont des pertes différentes l'une de l'autre. Dans ce cas, par exemple, le noyau à disposer dans une fenêtre d'enroulement d'un enroulement de bandes peut être formé de tôles ayant une direction ma- gnétique préférentielle et présentant, grâce à l'orientation de grain de leur matière, de moindres pertes de magnétisation. L'une des -parties de noyau d'un transformateur cuirasse ainsi formé peut être formée d'un matériau de moindre qualité, mais il est tout de même possible d'obtenir une très grande puissance du transformateur. Selon un développement de l'invention, il est avantageux que la cuirasse et/ou l'une des parties de noyau soit un enroulement de bandes séparé ou une partie séparée d'enroulement de bandes, formé à partir de bande de tôle, et qu'une autre partie de noyau soit formée de tôles planes distinctes. Dans un autre mode d'exécution, le noyau de fer est formé de deux parties de cuirasse en U, sous forme d'enroulements de bandes, qui rejoignent par les surfaces frontales de leurs branches d'U, le noyau central ou chacun des noyaux centraux. Les deux parties de cuirasse en U sont avantageusement formées des deux moitiés d'un enroulement de bandes séparé et les différentes tôles d'un noyau central et/ou d'autres parties de noyau sont placées transversalement à l'axe d'enroulement de bandes. Dans le cas de noyaux de fer comportant un enroulement de bandes et une partie de noyau qui forme une troisième colonne du noyau, l'avantage, relativement aux noyaux de fer connus, est qu'on n'a pas besoin d'enroulement double comme par exemple dans un transformateur cuirassé monophasé. Cela réduit le cott de la fabrication et assure en même temps de moindres pertes de magnétisation car la direction préférentielle de la tôle peut toujours, sans dépense spéciale de construction, co9pclder avec la direction du flux magnétique. Si les parties de cuirasse rejoignent à angle droit un noyau central qui se continue jusqu'à la périphérie extérieure de la cuirasse, on peut éviter dans la plus large mesure les pertes de matière lors du découpage des tolets. en effet, le noyau central est alors formé de tales rectangulaires pouvant être découpées sans déchet et il suffit de diviser simplement un noyau formé par enroulement de bandes sans déchet. Par suite, un noyau de fer de ce genre a un prix de revient relativement réduit. Selon un autre mode d'exévution possible du noyau l'enroulement de bandes présente des évidements en V opposés entre eux dans lesquels s'engagent les extrémités d'un noyau central. On expliquera l'invention à propos d'exemples d'exécution représentés par les dessins sur lesquels : - la figure 1 est une perspective d'un noyau de fer formé de deux parties de cuirasse entre lesquelles se trouve un noyau central 4 - la figure 2 est un détail d'un noyau similaire à celui de la figure 1, comportant un noyau central qui a une forme en V aux extrémités. Le noyau de fer divisé 10 représenté par la figure 1 présepte un noyau central Il et deux parties de cuirasse 12 12'. Les trois parties de noyau forment ensemble un noyau à trois colonnes dans lequel le noyau central Il est inséré dans la fenêtre d'enroulement 13 formée par les deux parties extérieures de noyau 12, 12'. le noyau central Il est formé de tales rectangulaires 14 qui sont par exemple fixées entre elles par collage. En ou trie, entre les différentes tôles est prévue une couche isolante évitant la formation de courants de Foucault. Les tôles 14 sont formées chacune d'un matériau à grain orienté présentant la direction préférBntielle indiquée par la flèche 15. Les tôles sont rectangulaires de sorte que l'on peut les découper pratiquement sans chutes dans une bande sans fin. Les parties de cuirasse 12, 12t sont formées d'un enroulement de bandes que l'on a subdivisé en deux moitiés comme on l'a représenté. Les deux parties de cuirasse sont en U et, par les faces frontales 17' de leurs branches, elles rejoignent les surfaces latérales-17" du noyau central en forme de parallélipipède 11. Les surfaces de division 17' des parties de cuirasse et les surfaces d'assemblage ou faces latérales 17" du noyau central forment donc chaque fois une seule zone de raccordement commune 17. Les tôles 16 des parties de cuirasse peuvent également être formées d'un matériau à grain orienté. Toutefois, dans certains cas d'application, la cuirasse ou les parties de noyau 12, 12' peuvent être formés d'un matériau de moindre qualité et on peut tout de même atteindre une très grande puissance-. La fabrication du noyau de fer représenté par la figure 1 est particulièrement économique puisqu'il ne se produit de chutes ni dans la fabrication du noyau central Il ni dans la fabrication de la cuirasse en deux parties 12, 12'. La figure 1 montre qu'aux raccordements 17 les tôles 14 rejoignent les tôles 16 des parties de cuirasse 12, 12' per pendLoulairement et de telle sorte que les bords de tôle correspondants se croisent à la façon d'une grille et sur toute la largeur des colonnes du noyau. Par exemple, les bords de tôle 18 sont perpendiculaires aux bords de tôle 20 (indiqués en tireté sur la figure 1) de la branche supérieure 19 de la partie de cuirasse en U 12'. Le noyau de fer divisé représenté par la figure 2 présente également une cuirasse 21, mais elle est munie de zones de raccordement en V. Dans la fenêtre d'enroulement 13 de cette cuirasse 21 est adapté un noyau central 11'. Pour l'assemblage au noyau central, la cuirasse présente des évidements en V dans lesquels on introduit les extrémités à forme correspondante en V 23 du noyau central 11,. Les évidements en V sont à angle droit et/ou les évidements en V de la cuirasse 21 sont légèrement plus aigus que les extrémités du noyau. Egalement dans le noyau de fer de la figure 2, les bords 18' des tôles 14' du noyau central 11' croisent à la façon d'une grille les bords des tôles adjacentes 16' de la cuirasse. On peut choisir la direction préférentielle du noyau central ou de toutes les parties de noyau de façon tue que dans chaque circuit magnétique, la direction du flux magnétique coSncide avec la direction de laminage des tôles de sorte que les pertes magnétiques sont faibles. On peut aussi limiter les pertes d'entrefer aux raccordements 17"'entre la cuirasse 21 et le noyau central tt' car grâce à l'ajustement à faibles tolérances aux raccordements et aux déformations locales réduites des différentes tôles, il ne se produit aussi que de faibles tolérances aux raccordements et aux déformations locales réduites des différentes tôles, il ne se produit aussi que de fables perturbations du flux magnétiques. I1 est possible aussi d'assembler des tôles ayant des pertes de magnétisation différentes pour constituer une ou plusieurs parties de noyau. Les tôles des parties de noyau peuvent avoir des pertes différentes les unes des autres etfou les parties de noyau peuvent avoir des pertes différentes l'une de l'autre. Le nombre des tôles 14 du noyau central 11 est à peu près deux fois supérieur au nombre des tôles 16 de la cuirasse. Cela est avantageux aussi lorsqu'on insère plusieurs noyaux centraux, par exemple trois, dans une cuirasse allongée en conséquence, afin de constituer le noyau de fer d'un transformateur triphasé cuirassé. REVENDICA'I'IONS 1) Noyau de fer feuilleté pour transformateurs, bobines d'arrêt etc.., comportant une cuirasse divisée assemblée à un noyau central, noyau caractérisé par le fait que le ou les noyaux centraux-stengagent, dans la région des points de subdivision, dans la cuirasse réalisée par enroulement des différentes couches et que les tôles d'une partie de cuirasse et les tôles d'un noyau central sont adjacentes en se oroisant à la façon d'une grille. 2) Noyau selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque surface de subdivision de la cuirasse est adjacente à une surface d'assemblage dtau moins un noyau central assemblé à la cuirasse, formant chaque fois une seule zone de raccordement commune. 3) Noyau selon l'une des revendications 1 et 2, carac bérisé par le fait que les tôles de l'une des parties de cuirasse et les tôles du noyau central sont adjacentes et se croisent à la façon d'une grille sur toute la largeur de chaque colonne du noyau de fer. 4) Noyau selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les parties de noyau sont formées de tôles ayant des pertes de magnétisation différentes. 5) Noyau selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la cuirasse et/ou l'une des parties de noyau constituent un enroulement de bandes séparé ou une partie séparée d'enroulement de bandes, fabriqué à partir de bande de tôle, et qu'une autre partie de noyau est formée de tôles séparées rectangulaires planes. 6) Noyau selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il est formé de deux parties de cuirasse en U enroulées et séparées qui rejoignent par les surfaces frontales de leurs branches le noyau central ou chacun des noyaux centraux. 7) Noyau selon l'une des revendications a à 6, carac térisé par le fait que les deux parties de cuirasse en U sont formées des deux moitiés d'un enroulement de bande séparé et que les différentes tôles d'un noyau central et/ou d'autres parties de noyau sont placées transversalement à l'axe d'enroulement de bandes. 8) Noyau selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les parties de cuirasse en U rejoignent perpendiculairement un noyau central qui se continue jusqu'à la périphérie extérieure de la cuirasse0 9) Noyau selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que la cuirasse présente des évidements en V opposés entre eux dans lesquels s'engagent les extrémités d'un noyau central. 10) Noyau selon l'une des revendications 1 à 9, ca ractérisé par le fait que les évidements en V sont à angle droit. 11) Noyau selon l'une des revendications 1 à 10, ca ractérisé par le fait que les évidements en V de la cuirasse sont légèrement plusaigus que les extrémités du noyau central. 12) Noyau selon l'une des revendications 1 à 11, ca ractérisé par le fait que le nombre des tôles du noyau central est à peu près deux fois supérieur au nombre des tôles de cui- rasse. 13) Noyau selon' l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que les tôles de la cuirasse ainsi que celles du noyau central sont collées ensemble avec isolement entre elles.