Brevet FR2468194A1 — publié le 19810430

La présente invention concerne un bobinage électrique destiné à un transformateur, à une bobine d'inductance etc..., dans lequel le conducteur formant le bobinage est divisé, dans la direction radiale, en n conducteurspartiels qui se croisent à l'intérieur du bobinage de telle façon que le conducteur partiel qui est d'abord le plus à l'intérieur soit, après le croisement, le plus à l'extérieur, puis que le conducteur occupant la deuxième position la plus intérieure soit, après le croisement, à la deuxième position la plus extérieure etc... Il est connu (voir le brevet de la République Fédérale d'Allemagne NO 902 042 et "Elektrische Maschinen III", Ed. Birkhauser 1963, pages 208-209) de diviser les conducteurs formant le bobinage, dans la direction radiale, et de croiser les conducteurs partiels dans le bobinage de telle façon que le premier conducteur partiel, le numérotage étant effectué de l'extérieur vers le centre, devienne, après le croisement, le dernier, que le deuxième devienne l'avant dernier etc... Dans les deux cas on donne comme raison pour ce mode de bobinage la diminution dessertes par courants de Foucault. Le problème technique sur lequel s'est penchée la présente inventrice était le suivant: créer un bobinage à rubans dans lequel plusieurs rubans super- posés et montés en parallèle aux extrémités forment le conducteur et qui est croisé de manière à fonctionner pratiquement sans pertes. Voici comment ce problème est résolu conformément à la présente invention: les conducteurs partiels étant des rubans conducteurs, les conducteurs partiels 1 à (n-1) sont constitués chacun de deux rubans partiels qui se chevauchent partiellement et sont reliés l'un à l'autre avec conduction dans la région du chevau- chement au bord latéral du ruban, le nème ruban conduc- teur est d'une seule pièce et forme l'un des conducteurs partiels extérieurs du conducteur, les rubans conducteurs 2 à n courent entre les rubans partiels se chevauchant 24681-94 du premier conducteur partiel qui est l'autre conducteur partiel extérieur, et les rubans conducteur 3 à n courent entre les rubans partiels se chevauchant du deuxième conducteur partiel etc... jusqu'à ce qu'enfin le nEÄme ruban passe à travers les rubans partiels se chevauchant du (n-1)è,e conducteur. 1 Pour éviter une trop forte "surcharge" locale dans le bobinage on décale un peu les régions de chevau- chement les unes par rapport aux autres, de préférence dans la direction du bobinage. Il est bon de donner à la région du chevauche- ment une largeur telle que la jonction conductrice entre les rubans partiels se chevauchant corresponde à peu près à la largeur du conducteur et ainsi qu'il n'y ait pas une trop grande augmentation de la résistance ohmique par suite de la structure des rubans. Pour passer de l'idée de base de la structure du conducteur à la réalisation pratique on peut emprunter différentes voies.L'une des possibilités consiste à faire se chevaucher deux rubans partiels dans la fabrication de chacun des rubans conducteurs 1 à (n-l) et à les unir dans la région du chevauchement à un bord latéral de ruban. Selon une autre possibilité on commence par plier chacun des rubans conducteurs l à (n-1) autour d'un axe incliné de 450 par rapport à la direction du bobinage, puis on replie la partie déjà pliée le long d'un axe incliné de 45 par rapport à la direction du bobinage de telle sorte que le ruban conducteur ainsi plié retrouve la direction du bobinage mais soit décalé. d'une longueur à peu près égale à la largeur du ruban, et enfin, par un pliage en retour de la partie décalée, le long du bord latéral du ruban, dans la région du chevauchement, faisant revenir la partie décalée dans le prolongement du bobinage, on réalise la structure voulue. Selon une troisième possibilité on fabrique chacun des rubans conducteurs 1 à (n-1) de la façon suivante: dans un ruban de largeur double on crée deux zones en enlevant par découpage ou par un autre moyen la demi-largeur de bande de manière à obtenir deux par- ties décalées l'une par rapport à l'autre d'une largeur de bande, ces deux régions devant se chevaucher partiel- lement, et ensuite on plie l'une des régions le long de la ligne de jonction de celles-ci d'un angle de 1800 dans la direction du bobinage. Dans chacun des trois cas on obtient un ruban conducteur inihterrompu mais qui permet, dans la région du chevauchement, de faire passer d'autres rubans d'un côté du ruban à l'autre. La dernière méthode dé- crite a l'avantage de pouvoir être exécutée par pliage et de n'apporter qu'une faible surcharge, surtout lors- qu'on décale encore les régions de chevauchement les unes unes par rapport aux autres. Il faut cependant, dans cette méthode, une quantité de cuivre relativement grande. Selon un mode d'exécution particulier de l'invention on place le point de croisement des différents conducteurs partiels au moins au voisinage du point, dans la longueur du bobinage, auquel les flux qui passent à travers les surfaces des boucles partielles sont égaux. Lorsqu'on adopte cette disposition du point de croise- ment les courants engendrés par le flux axial dans les diverses boucles secoipensent' largement et, ainsi, ne contribuent pas aux pertes si ce n'est dans une faible mesure. Ce mode d'exécution est donc particulièrement intéressant, par exemple, pour les transformateurs à très haut rendement. Il n'est pas limité aux bobinages à rubans. On décrit ci-dessous,en se référant au dessin annexé, quelques exemples d'exécution de l'objet de l'invention. La figure 1 représente un conducteur cons- titué de quatre conducteurs partiels et présentant un croisement. La figure 2 représente, par une vue en plan sur les bords latéraux des rubans, le principe du chemi- nement des rubans partiels selon la présente invention. Les figures 3a, 3b, 3c montrent un exemple d'exécution pour la confection des rubans isolés. Les figures 4a, 4b montrent un deuxième exemple d'exécution pour la confection des rubans isolés. Les figures 5a, 5b sont des schémas de principe montrait ccmnent on peut déterminer la position du point de croisement. La figure i représente un conducteur composé de quatre conducteurs l à 4, isolés les uns par rapport aux autres, d'un bobinage électrique de longueur 1 sous forme déroulée. Aux extrémités 5 et 6 les conducteurs partiels sont court-circuités. Les conducteurs partiels l à 4 sont croisés de telle façon que le conducteur par- tiel l soit d'abord à la partie supérieure et ensuite à la partie inférieure, que le conducteur partiel 2 soit d'abord à la deuxième position à partir du haut, puis à la deuxième position à partir du bas etc... On diminue ainsi les pertes. Lorsque le bobinage est un bobinage à rubans il faut que chacun des conducteurs partiels i à 3 permette le changement d'autres conducteurs partiels de l'un des côtés du ruban à l'autre, tandis que le conducteur par- tiel 4 est un ruban ininterrompu. Ce principe est repré- senté sur la figure 2 qui montre, par une vue en plan sur les bords latéraux, les quatre conducteurs partiels 1 à 4. Pour que l'invention puisse être représentée une déformation dans l'axe perpendiculairement au conducteur a cependant été nécessaire. On voit que le conducteur partiel i (trait plein) est d'abord en haut et ensuite en bas. Le conducteur partiel a une région de chevauche- ment 7 dans laquelle les deux parties, représentées séparées,du conducteur partiel i sont réunies l'une à l'autre au bord inférieur. Cette jonction est représentée par une surface hachurée mais, sur la figure, elle est déformée. La jonction est formée par le bord et non, comme cela est représenté, par une surface. En fait les parties du conducteur partiel 1, tant qu'il n'y a pas d'autres;conducteutrspartiels, sont superposées dans la région du chevauchement. Entre les deux parties du conduc- teur partiel 1 les trois autres conducteurs 2 à 4 changent pour un autre côté de bande. La largeur de la jonction des deux parties du conducteur, donc de la région du che- vauchement, correspond à la largeur des rubans. Les conducteurs partiels 2 et 3 (respective- ment trait mixte et trait interrompu) sont construits de la même façon. Par eux les conducteurs 3 et 4, ou seule- ment le conducteur 4, changent à chaque fois pour l'autre côté de la bande. Les régions de chevauchement 7 à 9 sont légèrement décalées les unes par rapport aux autres. Le conducteur 4 (trait pointillé) est un ruban ininterrompu. Selon le mode d'exécution de la figure 3, qui représente la région du chevauchement, les conducteurs partiels 1 à 3 sont fabriqués de la façon suivante: on commence par plier le conducteur partiel 10 autour d'un axe Il (figure 3a),puis on replie la partie déjà pliée lOa, autour d'un axe 12 incliné de 450, de telle façon que la partie pliée lOa soit décalée, par rapport à la partie 10, d'une longueur à peu près égale à la largeur b, et enfin, par pliage en retour de la partie lOa autour du bord 13, on obtient le conducteur partiel voulu. La région du chevauchement est désignée ici par la référence 14. Selon la figure 4 on forme, à partir d'un ruban conducteur de largeur 2b, par enlèvement des par- ties 20 et 21 (figure 4a), un conducteur comprenant deux régions décalées d'une longueur b et la région du che- vauchement 22. Ensuite, par pliage autour du bord 23, on obtient le conducteur (figure 4b). Le conducteur a également le même aspect que sur la figure 4b lorsqu'on superpose dans la région du chevauchement-deux parties de ruban séparées et qu'on joint avec cenductionsur le bord 23. Sur la figure 5a on a représenté par des cercles 33 la répartition du flux magnétique traversant la boucle pour un conducteur formé de deux conducteurs partiels 30 et 31. Le courant qui en résulte et qui est la cause de pertes importantes est représenté par les flèches 32. Si l'on place le croisement de telle façon que les flux totaux dans les boucles partielles 34 et 35 soient égaux les courants engendrés dans les boucles partielles 34 et 35 se compensent et on évite les pertes. Ce principe peut également être appliqué à l'arrangement à quatre conducteurs représenté sur la figure 2 mais alors les régions de chevauchement 7 à 9 doivent être placées au voisinage du point correspondant de la longueur du conducteur. Cela est exprimé, sur la figure 2, par l'emplacement dissymétrique des régions de chevauchement sur la longueur du conducteur. La position exacte du point dépend de la répartition du flux magnétique dans le circuit magnétique donné, qui peut varier d'un cas à l'autre. Normalement on peut toutefois admettre que le flux de dispersion intéressant diminue presque linéaire- ment de la surface du bobinage à la culasse magnétique o il prend la valeur 0. Dans cette hypothèse le point de croisement se situe à environ 30 % de la longueur 1 du conducteur, à compter de l'extrémité du bobi- nage qui se trouve dans la zone du flux de dispersion intense. REVENDICATIONS 1.- Bobinage électrique destiné à un trans- formateur, à une bobine d'inductance etc..., surtout pour des fréquences élevées, dans lequel le conducteur formant le bobinage est divisé, dans la direction radiale, en n conducteurs partiels et un croisement des conducteurs partiels est réalisé à l'intérieur du bobinage de telle façon que le conducteur partiel qui est d'abord le plus à l'intérieur se trouve, après le croisement, le plus à l'extérieur, que le conducteur occupant la deuxième position la plus intérieure se trouve, après le croise- ment, à la deuxième position la plus extérieure etc..., bobinage caractérisé en 'ce que, les conducteurs partiels étant des rubans conducteurs, les conducteurs partiels 1 à (n-1) sont constitués chacun de deux rubans partiels qui se chevauchent partiellement et sont reliés l'un à l'autre avec conduction dans la région du chevauchement au bord latéral du ruban, le n meruban conducteur est d'uneseule pièce et forme l'un des conducteurs partiels extérieurs du conducteur, les rubans conducteurs 2 à n courent entre les rubans partiels se chevauchant du premier conducteur partiel qui est l'autre conducteur partiel extérieur, les.rubans conducteurs 3 à n courent entre les rubans partiels se chevauchant du deuxième conducteur partiel etc... jusqu'à ce qu'enfin le nème ruban passe à travers les rubans partiels se chevauchant du (n-1)ème conducteur. 2.- Bobinage électrique selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les régions de chevau- chement des conducteurs partiels sont légèrement décalées les unes par rapport auKautres dans la direction du bobi- nags. 3.- Bobinage électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la région du chevauchement est choisie de telle façon que la largeur de la jonction conductrice entre les rubans partiels se chevauchant corresponde à peu près à la largeur du ruban. 4e.- Bobinage électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les (n-l) premiers rubans conducteurs ont été fabriqués chacun par soudure, brasure etc... de deux rubans partiels séparés, au niveau des bords latéraux superposés des rubans. 5.- Bobinage électrique selon la revendica- tion 3, caractérisé en ce que chacun des (n-1) premiers rubans conducteurs a été fabriqué par un premier pliage autour d'un axe incliné de 450 par rapport à la direction du bobinage, par un autre pliage, autour d'un axe incliné de 45 par rapport à la direction du bobinage, de la partie déjà pliée, de telle façon que le ruban conducteur plié ait à nouveau la direction du bobinage mais soit décalé d'une longueur à peu près égale à la largeur du ruban, et par un pliage en retour, autour du bord latéral du ruban, de la partie décalée, dans la région du che- vauchement. 6.- Bobinage électrique selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chacun des (n-1) premiers rubans conducteurs a été préparé de la façon suivante: 1) dans un ruban de largeur double on crée, par enlèvement de la demilargeur de ruban, deux zones décalées l'une par rapport à l'autre de la largeur du ruban, zones qui se chevauchent partiellement, et 2) on plie l'une des zones de 1800 autour du bord latéral du ruban dans la région du chevauchement. 7.- Bobinage électrique, plus particulièrement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, carac- térisé en ce que les points de croisement, plus spéciale- ment les régions de chevauchement des divers conducteurs partiels, sont au moins au voisinagedu point de la lon- gueur du bobinage o les flux sont égaux dans les sur- faces des boucles ainsi formées.