Brevet FR2424618A1 — publié le 19791123

L'invention concerne une bobine de réactance à courant fort, avec un noyau magnétique et un bobinage sur au moins une branche du noyau magnétique. Afin que 1' enroulement d'une bobine de réactance à courant fort, puisse supporter les courants forts auxquels elle pourra être soumise, les spires de la bobine doivent présenter une section conductrice appropriée. A cet effet, le bobinage est généralement constitué par un assemblage de pièces massives séparées, par exemple en cuivre plat. La grande surface de la pièce destinée à cet usage permet, en outre, d'éliminer plus rapidement les pertes caloriques par conduction. le brevet allemand E 7414 VIII c/21g par exemple décrit une bobine de réactance avec un enroulement en anneau pour courant fort, dont les spires individuelles sont constituées par des pièces annulaires massives entaillées.Deux ou plusieurs de ces pièces annulaires, rassemblées de façon à former un espace annulaire fermé de tous c8tés, présentent des entailles placées de telle façon que ces parties annulaires individuelles forment, tout en maintenant les fentes de séparation et les positions réciproques initiales des pièces annulaires, un enroulement annulaire constitué par une seule couche, qui entsure un noyau en fer de forme également annulaire. De telles bobines sont utilisées par exemple comme bobines de commutation pour convertisseur mécanique, qui doivent provoquer une pause de courant faible lorsque le passage du courant est nul. Un autre mode de réalisation d'un bobinage pour bobine de réactance à courant fort, est connu par le brevet DE 11 15 829. Celle-ci est constituée par un enroulement appliqué autour d'un noyau en fer de forme annulaire, qui comporte deux conducteurs élémentaires superposés, parallèles, perpendiculaires à la surface du noyau, et qui présentent des fentes n'arrivant pas jusqu'au bord. Ces fentes forment avec la direction du courant et la direction longitudinale du conducteur, un angle d'environ 450, de sorte que chaque fois deux fentes sont disposées l'une sur l'autre, perpendiculaires en croix, sur les deux conducteurs élémentaires superposés. Avec cette disposition, on diminue principalement les pertes des courants de turbulences, éventuellement que l'on obtient une répartition plus uniforme du courant dans le conducteur. En résumé, les enroulements de ces bobines de réactance à courant fort connues, sont constitués par des pièces assemblées de façon fort compliquée. L'objectif de l'invention est de simplifier la construction des bobinages de réactance à courant fort mentionnées plus haut. A cet effet l'invention propose que l'enroulement soit constitué par des plaques disposées les unes à la suite des autres9 avec un certain écartement, présentant chacune un évidement pour le noyau magnétique et une fente s'étendant de cet évidement jusqu'à l'ar8te extérieure, et que les plaques adjacentes soient reliées ensemble sur les fentes pour former un enroulement continu. La solution préconisée par l'lnvention permet, dt1mG façon étonnamment simple, d'obtenir une bobine de réactance à courant fort, qui se distingue par la simplicité de la conception du bobinage. le refroidissement de l'enroulement est considérablement favorisé par les espaces intermédiaires qui séparent les différentes plaques. Afin d'obtenir un bobinage continu, les plaques individuelles peuvent être, soit légèrement tordues au niveau de la fente, puis on pourra relier électriquement, à l'aide d'une liaison frontale, chaque face limite de fente d'une plaque, à la face correspondante de la plaque adjacente, soit on pourra prévoir des pièces de liaison convenables entre les faces correspondantes des plaques voisines. Il est particulièrement simple cependant, que les fentes des plaques voisines soient décalées l'une par rapport à l'autre, et que ces plaques adjacentes soient reliées électriquement dans la zone de recouvrement entre les fentes. Une autre simplification dans la fabrication de bobines de réactance à courant fort est rendue possible par le fait que pour le bobinage, on emploie des plaques d'une forme fondamentale unitaire. Il est particulièrement avantageux, que la forme de base des plaques soit carrée ou rectangulaire. zenCe mode de réalisation présente, en outreR l'avantage que le refroidisse- ment des différentes spires est considera7olement amélioré par rapport à d'autres formes.Les plaques sont constituées, de rén férence, d'une matière à haute conductivité -électrique, comne par exemple, le cuivre. les fentes des plaques qui se suivent peuvent être avantageusement placées perpendiculairement les unes par rapport aux autres. De plus, chaque paire de plaques à bords latéraux droits, par exemple la première paire de plaques et chaque paire suivante de plaques de la bobine de réactance à courant fort, peut former avantageusement une paire de spires, dont les fentes se terminent chaque fois excentrées sur le même bord extérieur. les plaques individuelles placées dans le sens de l'axe de la bobine sont disposées, à cet effet, de telle façon que toutes les plaques paires (2ème, 4ème, .... plaques) sont placées avec inversion des côtés par rapport aux plaques impaires adjacentes.L'expression, "inversion des côtés" signifie, dans ce contexte, que pour chaque paire de spires, l'une des plaques est disposée par rapport à 11 autre, en étant tournée de 180 sur un axe qui passerait dans le plan des plaques par le centre de celles-ci, et perpendiculairement au bord fendu. Il est particulièrement avantageux ici que les fentes de chaque paire de spires soient parallèles entre elles. le bobinage proprement dit de la bobine de réactance à courant fort est obtenu en ce que les plaques individuelles qui se suivent, sont reliées électriquement dans les zones de recouvrement entre les plaques. On emploiera le procédé de liaison le plus approprié, suivant la matière des plaques. le plus avantageux est cependant, en particulier s'il s'agit de plaques de cuivre, de souder les zones de recouvrement correspondantes en intercalant des pièces d'écartement conductrices de l'électricité. L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples suivants, et des dessins annexés, dans lesquels les figures représentent : - figures 1A à 1C, des plaques disposées les unes derrière les autres, dans un mode de -réalisation de la bobine de réactance à courant fort de l'invention, --les figures 2A à 2H représentent des plaques disposées les unes derrière les autres, dans un autre mode de réalisation de la bobine de réactance à courant fort, suivant lein- vention, deux plaques constituant chaque fois une paire formant spire. - la figure 3 est une représentation schématique en vue latérale d'un exemple de réalisation d'une bobine de réactance à courant fort suivant l'invention, avec un bobinage formé dè plaques suivant les figures 2A à 2H. La plaque lia représentée figure lA présente une fente 13a s'étendant radialement depuis l'évidement t2 jusqu'au bord extérieur. La fente des plaques 11b et lic des figures 13 et lC, qui ont toutes la même forme fondamentale, est tournée de 900 par rapport à la-fente représentée figure 1A ou 13. Les fentes radiales 13a, b, c, décrivent un cercle autour de l'évi- dement 12.Les trois plaques lia, b, c, forment un enroulement continu hélicoTdal, lorsqu'elles sont disposées dans cet ordre, les unes derrière les autres, et avec un certain écartement, et quand les plaques adjacentes sont reliées électriquement dans les zones de recouvrement entre les fentes. les plaques 1ta et llb sont ainsi reliées électriquement dans la zone de recouvrement 14 entre les fentes 13a et 13b. Le passage électrique suivant peut donc se situer dans la zone de recouvrement 15 entre les fentes 13b et 13c des plaques ilb et lic. Dans la zone de recouvrement entre les fentes des plaques voisines, on prévoit de préférence, des pièces intercalaires conductrices de l'électricité, par exemple en cuivre, pour relier les plaques afin de maintenir suffisamment grand l'espace intermédiaire entre les plaques individuelles et améliorer ainsi le refroidissement. Une autre forme de plaque particulièrement avantageuse pour le bobinage est représentée figure 2A. La fente 23a de la plaque 21a s'étend dans ce mode de réalisation, également perpendiculaire à un bord extérieur et se termine sur ce dernier. Par rapport à la figure 1A, cependant, la plaque représentée figure 2A est fendue de façon assymétrique, c'est-à-dire, que cette fente présente un décalage. Les plaques 21a à h représentées figures 2A à 2H, qui sont constituées par exemple de cuivre plat d'environ 6 mm d'épaisseur, sont assemblées de façon à former un bobinage dans l'ordre des figures les unes derrière les autres et avec un certain écartement. L'espace intermédiaire entre les plaques peut être également d'environ 6 mm. Dans toutes les zones de recouvrement, 24 à 30, entre les fentes des plaques, on peut encore assurer le passage de l6lectricité par soudure d'une pièce d'écartement conductrice. Dans cette disposition aussi, les plaques ont la même forme de base. Les plaques 21a et b, 21c et d, 21e et f ainsi que les plaques 21g et h, constituent chacune une paire formant spires. Si l'on fait tourner par exemple la plaque 21a de 180 sur l'axe 20 passant par le centre de la plaque et perpendiculaire au bord extérieur fendu, alors la plaque 21a prend la forme de la plaque 21bQ Cette disposition à inversion des côtés des plaques 21a et 21b conduit à la première paire formant spire. Cette paire formant spire sera reliée électriquement, dans la zone de recouvrement 24 entre les fentes 23a et 23b. Les bords extérieurs fendus des autres plaques assemblées en de telles paires formant spires, ne demandent alors à être tournés que de 900 chaque fois. On peut établir ensuite, dans les zones de recouvrement 25, 27 et 29, entre les fentes 23b, et c, 23d et e, ainsi que 23f et g, le passage électrique entre les paires formant spires. On peut donc assembler, à partir des quatre paires formant spires 21a et b, 21c et d, 21e et f, et 21g et h, formées des plaques représentées sur les figures 2A à H, par exemple, un bobinage complet pour une bobine de réactance à courant fort conforme à l'invention. Par rapport au mode de réalisation suivant les figures 1A à C, ce bobinage a cet avantage que les zones de recouvrement entre les fentes des plaques voisines sont plus petites, et quainci, avec une dépense égale en matériau pour les plaques, on peut fabriquer plus de spires. Un exemple de réalisation d'une bobine de réactance à courant fort, formée de telles paires formant spires, est représenté schématiquement figure 3, les plaques individuelles étant désignées par 31. Les deux jonctions électriques de l'en- roulement de la bobine de réactance à courant fort, sont exécutées en forme de barres, et désignées par 32. Le passage de l'électricité entre les plaques 31a et 31b s'effectue dans la zone de recouvrement entre les fentes 34 et 35 au moyen d'une pièce d'écartement 33 conductrice de l'électricité. Un noyau magnétique 36 en deux parties, qui peut être constitué par exemple par une ferrite oxydée, passe par les évidements centraux des plaques 31, et est collé sur les surfaces de séparation. Sur les deux angles inférieurs des deux plaques extérieures, se trouve disposé chaque fois, un collier 37 pour fixer la bobine, par exemple sur les traverses 38. Comme les colliers 37 sont reliés aux plaques, on a avantage à prévoir une isolation entre les colliers et les plaques. Une telle bobine de réactance à courant fort, dont ltenroulement peut supporter, par exemple, des courants de 500 à 1000 A, peut trouver une application en particulier dans les montages de thyristors, et même comme self de filtrage pour deconnecter un courant à haute fréquence interférant avec un cou- rant continu, ou comme bobine de réactance pour l'obtention de périodes de courant faible, par exemple comme bobine de réactance pour dispositifs de soudure au plasma à grande puissance R E V E N D I G A T I O g s 1.- Bobine de réactance à courant fort avec un noyau magnétique et un bobinage placé sur au moins une des branches du noyau magnétique, caractérisée en ce que le bobinage est constitué par des plaques disposées à la suite les unes des autres et avec un certain écartement, qui présentent chacune un évidement pour le noyau magnétique et une fente qui s'étend de cet évidement jusqu'au bord extérieur, les plaques voisines étant reliées les unes aux autres pour former un bobinage continu à 11 endroit des fentes. 2.- Bobine de réactance suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les fentes des plaques voisines sont chaque fois décalées lune par rapport à l'autre, et que les plaques voisines sont reliées électriquement dans les zones de recouvrement entre les fentes. 3.- Bobine de réactance à courant fort, suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le bobinage est constitué de plaques ayant une forme fondamentale uni tairé. 4.- Bobine de réactance à courant fort suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la forme fondamentale des plaques est carrée ou rectangulaire. 5.- Bobine de réactance à courant fort suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les plaques sont en cuivre. 6.- Bobine de réactance à courant fort suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que les fentes de chacune des plaques successives sont perpendiculaires l'une vautre 7.- Bobine de réactance suivant l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que les plaques ont des bords latéraux rectilignes, et que l'on dispose chaque fois deux plaques avec inversion des côtés en une paire formant spire, les fentes se terminant sur le même bord extérieur en étant excentrées. 8.- Bobine de réactance suivant la revendication 7, caractérisée en ce que les fentes des plaques de chaque paire formant spire, sont parallèles l'une à autre. 9.- Bobine de réactance suivant l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisée en ce que les plaques sont soudées dans les zones de recouvrement entre les fentes en interposant une couche intermédiaire de pièces d'écartement conductrices de l'électricité.