Brevet FR2454678A1 — publié le 19801114

La présente invention concerne une inductance de faible encombrement pour courant fort à taux dtharmoniques élevé et notamment une inductance associée à des thyristors de puissance utilisés pour alimenter les moteurs de traction ferroviaire. Les inductances réalisées pour ces besoins étaient jusqu'à présent, relativement lourdes et encombrantes. On sait que la valeur de l'inductance d'une bobine est proportionnelle au carré du nombre de spires ainsi qu'au carré du rayon des spires et inversement proportionnelle à la longueur de la bobine. Or, dans les bobines classiques pour courant fort et taux d'harmoniques élevé, les pertes supplémentaires par courants de Foucault et par effet de peau, autres que les pertes par effet Joule peuvent être importantes. Il convient de les réduire en diminuant le nombre de spires et si nécessaire en divisant chaque conducteur en plusieurs conducteurs en parallèle. Les spires de l'inductance sont réalisées en cuivre ou en aluminium et sont d'un diamètre relativement important afin d'obtenir l'inductance désirée. Le nombre de spires devant être maintenu faible, le rapport du nombre de spires au rayon moyen en mètres ne peut être supérieur à 100. A titre d'exemple, le poids d'une bobine en aluminium de 5 micro-henrys était de 4,5 kilogrammes pour une intensité de 800 ampères. La bobine de l'art antérieur est par conséquent très encombrante et en service sa température s'élève à 1500. Cette température peut être réduite par immersion dans un bain d'huile. L'inductance selon la présente invention remédie à oes divers inconvénients. En effet, elle comporte un nombre plus important de spires de diamètre relativement faible, ce qui réduit son encombrement. La présente invention a pour objet une inductance pour courant fort à taux d'harmoniques élevé comportant une pluralité de spires réalisées sous forme de bande caractérisée en ce que le rapport du nombre de spires au rayon moyen de la spire en mètres est supérieur & 200 et que chaque spire est constitué d'un conducteur unique non divisé. Selon une particularité de l'invention l'inductance est plongée dans une enceinte contenant un hydrocarbure fluoré. Un exemple de mise en oeuvre de la présente invention donné à titre purement illustratif et nullement limitatif, va être décrit en référence aux deux figures ci-après, la figure 1 représentant une vue schématique dans l'axe de la bobine et la figure 2 représentant une vue schématique partiellement coupée de la bobine suivant la génératrice. Chacune des spires d'une bobine d'inductance 1 est constituée d'une bande de cuivre plate. A titre d'exemple la bobine 1 de 5 microhenrys est constituée de 10 spires analogues à celles du dessin. Dans ce dernier exemple, la bobine ne pèse qu'un kilogramme. Le diamètre moyen de la bobine est de 73 millimètres. Le rapport du nombre de spires au rayon moyen en mètres est donc de 270. La bande comporte une largeur de 23 millimètres et une épaisseur de 2 millimètres. La densité du courant traversant la bobine 1 peut être de quelques dizaines d'ampères par millimètre carré. De plus, les pertes supplémentaires sont plus importantes du fait de la forme du bobinage et de la non division en plusieurs conducteurs en parallèle, mais ceci n'est pas déterminant car, pour son refroidissement, la bobine 1 est immergée dans une enceinte, non représentée, contenant un hydrocarbure fluoré. Par suite de la chaleur dégagée par la bobine, l'hydrocarbure fluoré entre en ébullition et passe de ltétat liquide à l'état vapeur. Ce changement d'état est particulièrement bénéfique au point de vue évacuation de chaleur et la température de la bobine 1 malgré les fortes pertes ne dépasse pas 800. Pour les intensités élevées de courant il existe un fort champ magnétique qui provoque une force électrodynamique importante tendant à rapprocher les spires de la bobine. Pour éviter cela, les spires n'étant pas isolées, des cales rectangulaires isolantes telles que 3, 4, 5, 6 sont disposées entre les spires. Les cales forment des piles lesquelles sont maintenues par des tiges telles que 7 et 8 disposées tangentiellement aux spires. Les tiges 7 et 8 isolantes, en époxy par exemple, sont filetées à leurs extrémités et serrées par des écrous tels que 9 et 10. Les piles de cales sont disposées aux quatre extrémités des deux diamètres perpendiculaires de la bobine 1. L'un des diamètres est matérialisé par un barreau 11 isolant solidaire d'une équerre 12 pouvant être métallique servant au maintien de la bobine 1 dans l'enceinte, non représentée, par l'intermédiaire d'un support 13. La bobine 1 possède une entrée électrique 14 et une sortie électrique 15. L'inductance 1 peut être disposée dans l'enceinte de refroidissement contenant également les colonnes de thyristors de puissance. Ses applications sont du domaine des circuits de commutation de convertisseurs de puissance, de hacheurs ou d'onduleurs de puissance. REVENDICATIONS 1/ Inductance pour courant fort à taux d'harmoniques élevé comportant une pluralité de spires réalisés sous forme de bande, caractérisée en ce que le rapport du nombre de spires au rayon moyen de la spire en mètres est supérieur à 200. 2/ Inductance selon la revendication 1, caractérisée en ce que le spires sont constituées d'un conducteur unique, sans division en plusieurs conducteurs mis en parallèle. 3/ Inductance selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est plongée dans une enceinte contenant un hydrocarbure fluoré.