Brevet FR2468191A1 — publié le 19810430

La présente invention se rapporte à un noyau de fer pour machines et appareillage électriques ainsi qu'à un pro- cédé pour fabriquer ledit noyau. Le terme "machines et appareillage électriques" uti- lisé ici désigne l'ensemble des appareils ayant un circuit magnétique comme composant constitutif, tels qu'un transfor- mateur, un alternateur et un moteur électrique. On utilise habituellement de la tôle d'acier élec- tromagnétique à grains orientés ou non pour le noyau de fer de cet ensemble d'appareils. La tôle à grains orientés se compose de cristaux présentant une structure dite de Goss et ayant une orientation (110) [00] exprimée par l'indice de Miller. Cette désignation indique que le plan (110) des cristaux est parallèle à la surface de la tôle, tandis que leur axe [001], c'est-à-dire la direction de facile aiman- tation, est parallèle à la direction de laminage. Ainsi les propriétés magnétiques de la tôle d'acier à grains orientés sont excellentes dans la direction de laminage, mais se détériorent brusquement lorsqu'on dévie de ladite direction. En conséquence, cette tôle d'acier à grains orientés est découpée ou formée en ébauche de telle façon que la direction du flux magnétique dans le noyau de fer des machines et de l'appareillage électriques soit en coin- cidence avec la direction de laminage. Le terme-d"'ébauche pour les machines et l'appareil- lage-électriques" utilisé ici vise une feuille d'acier ha- bituellement employée pour une forme déjà déterminée de noyaux de fer de cet ensemble d'appareils, tels le noyau de transformateurs ou le noyau de grandes ou moyennes ma- chines tournantes. Dans la fabrication du noyau de transformateurs, il faut aussi que la direction d'aimantation du noyau soit en coïncidence avec la direction de laminage de la tôle d'acier à grains orientés. Mais une telle exigence ne peut être en- tièrement satisfaite dans le noyau de transformateur car 2468191 1 c'est un noyau feuilleté qui est le plus souvent utilisé pour les grands et moyens transformateurs, afin d'obtenir un meilleur rendement de fabrication dudit noyau. Dans ce noyau feuilleté, il y a des parties o la direction d'aiman- tation diverge de la direction de laminage, et de telles parties ne sont pas à négliger, particulièrement dans un transformateur triphasé, comme on va l'expliquer en prenant comme exemple un transformateur à noyau tripode. A la figure 1, un noyau du type bien connu à trois branches illustre un exemple de la méthode de feuilletage. Les lignes en trait continu et en trait tireté de cette fi- gure indiquent respectivement la couche supérieure extrême des feuilles de tôle d'acier et la couche qui vient immé- diatement en dessous. En répétant alternativement le feuil- letage tel que le montre la figure 1, on obtient le noyau feuilleté complet. Autour des trois branches A du noyau, on forme les enroulements primaire et secondaire pour chacune des trois phases. A la jonction entre les deux branches A extérieures et les culasses B, o se forme ce que l'on appelle un joint à 450, la direction d'aimantation coïncide en général avec la direction de laminage indiquée par les flèches, sauf pour les régions entre la ligne de la branche supérieure et de la culasse, et la ligne reliant la branche inférieure et la culasse (c'est-à-dire les régions compri- ses entre les lignes adjacentes continues et tiretées). La direction d'aimantation ne coïncide pas non plus avec la direction de laminage à proximité immédiate des lignes de liaison (continues et tiretées). Toutefois, aux joints en T (indiqués par les hachures à la figure 2) formés aux deux extrémités de la branche A centrale, il se produit un flux magnétique rotationnel, ce qui accroît considérablement les pertes dans le noyau à l'emplacement de ces joints. La va- leur maximale de ces pertes s'y élève du double au triple de la valeur constatée dans l'ébauche pour les machines et l'appareillage électriques, selon les résultats de diverses expériences. Les auteurs de la présente invention ont mesuré les pertes dans-diverses zones d'une maquette de transformateur, et la figure 3 donne un exemple des résultats de mesures. Les courbes représentées sur cette figure portent des nom- bres exprimant le niveau relatif de-perte par rapport à la perte maximale 100 dans les joints en T. Comme on peut le voir sur la figure 3, cette perte maximale est plus du dou- ble de celle relevée dans les branches. Le tableau 1 ci-dessous donne les valeurs de la perte (a) dans les branches, de la perte maximale (b) dans les joints en T, et du rapport b/a dans le cas des trois maquet- tes suivantes. Ces trois transformateurs ont été construits respectivement avec de la tôle à grains non orientés, de la tôle à grains orientés de type classique, et de la tôle à grains orientés avec induction magnétique élevée. Les pertes du tableau 1 ont été mesurées à la fréquence de 50 Hz et avec une induction magnétique de 1,7 Tesla (T) sauf pour la tôle à grains non orientés o l'induction était de 1,5 T. TABLEAU 1 Matériau Perte (a) Perte max. dans les dans les joints b/a branches (W/kg) en T (W/kgY Tôle à grains non orientés 1,99 3,34 1,68 Tôle à grains orientés, de type classique 1, 72 3,44 2,00 Tôle à grains orientés avec induction magnétique élevée 1,45 3,57 2,46 Le tableau i met en évidence que pour un degré plus élevé d'orientation cristalline, le degré de détérioration de la perte aux joints en T devient plus sérieux. Les morceaux de tôle d'acier ont été mis en forme et disposés selon les divers procédés de feuilletage déjà proposés de façon à maintenir à bas niveau la perte aux joints en T. La forme et la disposition des morceaux de tôle d'acier que montre la figure l sont considérées comme constituant le procédé de feuilletage le plus efficace à ce jour. Cependant, même avec ce procédé de feuilletage, la détérioration de la perte aux joints en T est notable lorsqu'on améliore les propriétés magnétiques de la tôle à grains orientés par rapport à la tôle à grains orientés de type classique. Les propriétés magnétiques de la tôle d'acier à grains orientés sont utilisées le plus efficacement pour les noyaux de transformateurs lorsque ces derniers sont du type à noyau enroulé. Le noyau feuilleté ci-dessus mentionné est cependant préférable compte tenu des difficultés de l'o- pération d'enroulement de l'autre type de noyau. Etant donné que les noyaux de type CI ou EI comportent deux côtés per- pendiculaires l'un à l'autre, l'axe de facile aimantation est dirigé selon l'un des deux côtés mais non selon les deux à la fois. Afin d'éviter que la direction de facile aimantation ne s'exerce que sur un seul côté, les éléments de type C ou E du noyau de fer doivent être constitués exclusivement de composants de type I. Mais, dans ce cas, il se forme entre plusieurs composants de ce type des aboute- ments et les inévitables espaces libres entre pièces abou- tées engendrent une réluctance magnétique élevée. Puisqu'on ne peut encore produire la tôle d'acier à double orientation en quantité et à bas prix, la tôle à grains orientés, qui convient à une fabrication économique en série, devrait être utilisée pour les noyaux de type CI ou EI. En conséquence, les auteurs de l'invention souhaitent 24681 91 développer un procédé de traitement de l'ébauche pour les machines et l'appareillage électriques qui soit capable de renforcer les propriétés du noyau de type EI ou CI et de les rendre proches de celle du noyau enroulé. Le stator et le rotor des machines tournantes sont habituellement composés d'un noyau feuilleté qui est fabri- qué en insérant dans les éléments du noyau une ébauche de tôle de forme prédéterminée en acier à grains orientés, en laminant ensuite lesdits éléments jusqu'à l'obtention d'une épaisseur prédéterminée, puis en les mettant en paquet pour former le noyau feuilleté. Chaque feuillet du noyau du rotor est annulaire et porte un nombre de dents sur sa circonfé- rence extérieure, tandis que chaque feuillet du noyau du stator est annulaire et porte un nombre de dents sur sa cir- conférence intérieure. Le flux magnétique traverse radiale- ment les dents et passe circulairement dans la culasse for- mée par les feuillets du noyau. L'utilisation d'acier à grains orientés dans le noyau des machines tournantes im- plique le problème que le flux magnétique ne passe pas dans une seule direction, mais dans toute direction sur 3600. C'est pourquoi l'on a généralement utilisé de la tôle d'acier à grains non orientés pour le noyau de fer des ma- chines tournantes. Dans une grande machine tournante, la dimension de ces éléments du noyau annulaire du stator est trop grande pour former directement la tôle d'acier en ébauche. Chaque élément est donc divisé en une quantité d'éléments en éven- tail, dont chacun est ébauché à partir de la tôle d'acier, puis ils sont assemblés dans un moule annulaire, et les éléments assemblés ainsi sont laminés jusqu'à l'obtention de l'épaisseur requise pour le noyau annulaire du stator. Le mode de fabrication qui vient d'être décrit est un pro- cédé courant qui permet d'aligner sensiblement la culasse ou les dents dans la direction de laminage et d'utiliser en conséquence la tôle d'acier à grains orientés pour le noyau annulaire du stator. Ce procédé consistant à aligner soit les dents soit la culasse dans la direction de laminage entraîne cependant une difficulté, à savoir que, dans les autres dents ou l'autre culasse, le flux magnétique est orienté dans la di- rection [1îO]. Les moyens de la métallurgie sont en pre- mière ligne pour remédier à un tel inconvénient, mais la tôle d'acier à double orientation, qui a été mise au point pour vaincre la difficulté par les moyens de la métallurgie, ne peut pas encore être produite en quantité à bas prix, comme on l'a expliqué ci-dessus. L'un des buts de la présente invention est de réa- liser un noyau de fer des machines et de l'appareillage électriques ayant de faibles pertes, dans un cas o, en raison de la forme dudît noyau, il est difficile de faire coïncider la direction du flux magnétique avec la direction de laminage d'une tôle d'acier électromagnétique à grains orientés. Un autre but de la présente invention est de réa- liser un noyau de fer utilisant une tôle d'acier électroma- gnétique à grains orientés, la relation de dépendance des pertes dans ledit noyau à l'égard de la direction de l'ai- mantation étant sensiblement équivalente à celle existant dans une tôle d'acier électromagnétique à grains non orien- tés ou doublement orientés. Un but supplémentaire de la présente invention est de réaliser un procédé de réduction des pertes par des moyens non métallurgiques mais physiques. Un autre but supplémentaire de la présente inven- tion est de réaliser un procédé de fabrication du noyau de fer de façon à pouvoir réduire les pertes dans les parties dudit noyau o se produit un flux magnétique rotationnel. Conformément aux buts visés par la présente inven- tion, celle-ci a pour objet de réaliser un noyau de fer pour machines et appareillage électriques, tels qu'un transformateur, un générateur et un moteur électrique, com- portant au moins un morceau d'acier lequel de forme prédé- terminée formant élément du noyau de fer desdites machines et appareillage électriques, ledit morceau étant fait d'une tôle d'acier à grains orientés et possédant des marques d'irradiation par faisceau laser sur sa surface. L'invention réalise également un procédé de fabri- cation d'un noyau de fer de machines et d'appareillage électriques, comportant les étapes suivantes: 10. façonnage d'une tôle d'acier électromagnétique à grains orientés en morceaux d'acier ayant une forme prédé- terminée comme éléments dudit noyau; irradiation, avec ou sans recuit de détente des contraintes a) des parties des morceaux d'acier o le flux magnétique doit passer quasi parallèlement à la direction de laminage, de sorte que le balayage par le faisceau laser se fasse sensiblement dans la direction perpendiculaire, et b) des parties des morceaux d'acier o le flux magnétique doit passer sensiblement perpendiculairement à la direction de'laminage, de sorte que le balayage par le faisceau laser se fasse sensiblement dans cette même direc- tion. - Il est en outre proposé un procédé comportant les étapes de façonnage d'une tôle d'acier électromagnétique à grains -orientés en morceaux d'acier de forme prédéterminée formant éléments du noyau de fer; et irradiation par un faisceau laser d'une ou de plusieurs parties des morceaux d'acier o se produit un flux magnétique rotationnel. Le terme de "régions d'irradiation par laser" employé ci-dessus et ci-après désigne les parties des mor- ceaux de tôle d'acier qui ont été irradiées par le faisceau laser, lesdites parties présentant des marques formées par cette irradiation. D'autres particularités et avantages de l'invention vont ressortir de la description qui va suivre, de divers modes de réalisation et de divers-résultats d'expérience, donnés les uns et les autres à titre d'exemple non limita- tif, en référence aux dessins annexés qui comprennent les figures suivantes: La figure l fait comprendre un procédé de feuille- tage pour la fabrication d'un noyau de transformateur, ledit procédé étant considéré à ce jour comme le plus effi- cace pour réduire les pertes. Les flèches indiquent dans cette figure la direction de laminage de la tôle d'acier de l'ébauche. La figure 2 montre les joints en T du noyau du trans- formateur, qui sont indiqués par des hachures tiretées. La figure 3 explique la distribution des pertes, dans une maquette de transformateur triphasé, par des courbes équipertes. La perte est chiffrée en valeur relative en don- nant la valeur 100 à la perte maximale. Les figures 4A, 4B et 4C expliquent schématiquement l'irradiation par faisceau laser. Les figures 5A et 5B expliquent une cause de réduc- tion des pertes. La figure 6 montre l'empreinte de l'irradiation par faisceau laser au joint en T d'un noyau de transformateur. Les figures 7A à 7D montrent schématiquement l'ir- radiation par faisceau laser des éléments de noyau du type EI ou CI. Les figures 8A à 8D montrent schématiquement l'ir- radiation par faisceau laser du noyau de stator d'une grande machine tournante. - La figure 9 montre schématiquement l'irradiation des éléments de noyau en éventail des noyaux fendus du stator. Comme on l'a décrit plus haut, la tôle d'acier élec- tromagnétique à grains orientés a une structure (110) L0Oîj et elle est facilement aimantée dans la direction de lami- nage. En se reportant à la figure 4A, la tôle d'acier 10 est irradiée par un faisceau laser de façon sensiblement perpendiculaire à la direction de laminage F. Le numéro de référence 12 indique les régions d'irradiation par laser de la tôle d'acier par rangs. Le fait que les pertes soient réduites par irradiation avec un faisceau laser peut s'ex- pliquer comme suit: La tôle d'acier 10 possède un domaine magnétique 14 relativement grand qui est étiré dans la direction de lami- nage comme le montre la figure 5A. Les grains cristallins, à travers lesquels s'étendent les murs du domaine ont une structure de (110) [001] à un degré plus élevé, ce qui amène les domaines magnétiques limités par les murs à être plus importants dans l'acier à grains orientés. Puisque les per- tes sont proportionnelles à la dimension des domaines ma- gnétiques, il y a contradiction dans le fait que le maté- riau qui a un degré plus élevé de structure, et donc des grains plus gros, ne montre pas de pertes qui soient ré- duites proportionnellement au degré plus élevé de structure. Quand on irradie avec un faisceau laser la tôle d'a- cier à grains orientés, sensiblement dans la direction per- pendiculaire au laminage afin d'étendre les régions irra- diées 12 dans cette direction, il se produit des groupes de petites saillies 16 le long des deux côtés des régions 12. Un microscope électronique à balayage peut détecter ces petites saillies qui s'étendent tout au long des deux côtés des régions irradiées 12, mais qui ne sont représentées que partiellement dans les figures 5A et 5B. Les petites sail- lies seraient des noyaux de domaines magnétiques ayant des murs sur 180 obligeant les domaines magnétiques 14 de la tôle d'acier 10 à se subdiviser quand on aimante cette tôle. Il résulte de cette subdivision une réduction des pertes. On suppose que, lors de l'irradiation de la tôle par un laser de grande puissance, des ondes élastiques et plastiques de forte intensité sont engendrées dans la tôle. On pense que la probabilité de génération des noyaux serait propor- tionnelle à la densité des dislocations produites par les ondes plastiques. En se référant à la figure 4B, la tôle d'acier 10 à grains orientés est irradiée par faisceau laser dans la di- rection de laminage F. En conséquence, les marques d'irra- diation sont disposées dans cette direction. En se reportant à la figure 5B, un groupe de peti- tes saillies 16 produites par l'irradiation par faisceau laser y sont représentées. Ces saillies semblent jouer le rôle de noyaux de domaines magnétiques (non représentés) ayant des murs sur 90 . C'est-à-dire que lorsqu'on applique un champ magnétique extérieur H à la tôle d'acier 10, les murs de domaine à 900 semblent se développer à partir des petites saillies 16, ce qui entraîne la formation de mini- domaines magnétiques (non représentés) alignés parallèle- ment à la direction du champ magnétique extérieur, et con- duit ainsi à la réduction des pertes. La figure 4A présente un exemple d'irradiation par faisceau laser o les pertes WL (direction de laminage) de 1,10 W/kg mesurées à une induction magnétique de 1,7 T et à une fréquence de 50 Hz furent ramenées à 1,00 W/kg après irradiation au faisceau laser. Les pertes (WC) dans la di- rection perpendiculaire au laminage mesurées à une induc- tion magnétique de 1,3 T et à une fréquence de 50 Hz ne furent pas sensiblement modifiées par l'irradiation. Donc les pertes (WL) furent réduites de 10 % grâce à l'irradia- tion par faisceau laser que montre la figure 4A. D'autre part, dans l'irradiation représentée à la figure 4B, les pertes (WL) n'ont pas été appréciablement modifiées, mais les pertes (WC) ont été ramenées à 2,04 W/kg, ce qui représente donc une réduction considérable de 28 %. Dans les figures 4A et 4B, la tôle d'acier est irradiée par le faisceau laser le long d'un côté court ou long-de la tôle sous forme de rangs parallèles ou de lignes droites. Mais les traces du faisceau laser peuvent se faire en zigzag ou en escalier le long d'un côté court ou long de la tôle comme le montre la figure 4C. Les conditions pour parvenir à une réduction des pertes, comme on l'a expliqué plus haut, sont les suivantes la largeur d'irradiation (d) des régions 12 irradiées par laser doit aller de 0,01 à 1 mm, l'intervalle (t) entre les régions 12 doit aller de 1 à 20 mm, et la durée de l'impul- sion du laser doit aller de 1 ns à 1 ms, dans le procédé d'irradiation de la figure 4A. Avec le procédé de la figure 4B, les conditions doivent être les suivantes: largeur d'irradiation (d) = 0,01 à 1 mm; intervalle (. ) = 1,0 à 30 mm; durée de l'impulsion laser au plus égale à 10 ms, et densité d'énergie (P) = 0,5 à 5 J/cm2. La densité de dislocation une relation qui peut s'exprimer parp 1/n tant. Lorsque des régions à haute densité de dislocation sont formées par irradiation au laser, les domaines magnéti- ques de ces régions peuvent être perturbés de sorte qu'il y a un accroissement des pertes. Il en résulte que la réduc- tion des pertes est maximale pour certaines valeurs optima- les de d, t et P: la réduction est la plus notable quand l'expression d P2/t vaut approximativement 0,4 et les pertes sont regrettablement élevées quand la valeur de cette expression s'écarte beaucoup de 0,4 en plus ou en moins. Le laser à employer est de préférence du type à impulsions. On peut utiliser un laser continu, mais un laser à impulsions est plus efficace. Les régions irradiées 12 des figures 4A et 4B peuvent ne pas être alignées avec précision dans une direction perpendiculaire ou parallèle à la direction de laminage F, mais on peut dévier de ces directions dans un secteur de - 30 sans causer de différence appréciable sur les effets de l'irradiation par faisceau laser. Après une telle irradiation, les morceaux d'acier peuvent être soumis à l'application d'une couche d'un isolant connu. Dans un procédé, comportant les étapes d'ébauchage d'une tôle d'acier électromagnétique pour réaliser un noyau de transformateur par assemblage des morceaux ébauchés, accompagnée - pendant ou après - d'une étape de recuit pour détendre les contraintes de la tôle d'acier, la présente in- vention apporte un perfectionnement qui consiste à faire préalablement une irradiation par laser des parties 2 (figures 1 et 2) des morceaux de la tôle d'acier o une excitation alternative engendre un flux magnétique rotation- nel. L'une ou l'ensemble des deux surfaces des morceaux d'acier o ce flux est engendré sont balayées par faisceau laser de façon sensiblement parallèle à la direction de la- minage. L'irradiation par laser peut ne pas être nécessai- rement continue et peut donc être intermittente. Les lasers à rubis, à azote ou YAG, que l'on peut trouver maintenant dans le commerce, peuvent être utilisés pour l'irradiation par faisceau laser. La densité d'énergie (P) des lasers couvre de façon appropriée la plage de 0,01 à 1000 J/cm2. La durée de l'impulsion (temps d'oscillation) ne doit pas dépasser de préférence 10 ms, car il y a prédominance d'un phénomène thermique de fusion sur la surface des morceaux d'acier quand l'impulsion dure plus de 10 ms. Les valeurs appropriées pour la largeur d'irradiation(d) et l'intervalle (t) entre régions irradiées sont respectivement de 0,01 à 1 mm et de 1,0 à 30 mm. Selon une réalisation préférée représentée à la figure 6, une extrémité des morceaux de tôle d'acier élec- tromagnétique à grains orientés est chanfreinée à 450, les trois morceaux d'acier chanfreinés sont liés par un joint dit à 45 , afin de former un joint (ou assemblage) en T et les rangs des marques d'irradiation sont disposés sur cet assemblage sous forme d'une rayure s'étendant de façon sen- siblement parallèle à la direction de laminage. La région d'assemblage en T est irradiée par faisceau laser avant le chanfreinage ou la jonction à 450, pour former les rayures des régions irradiées. Dans un cas o les éléments constitutifs d'un noyau, faits de tôle d'acier électromagnétique à grains orientés, comportent une première partie s'étendant dans la direction de laminage et une seconde partie s'étendant perpendiculai- rement à cette direction, un mode préféré de réalisation selon l'invention consiste à balayer la première partie dans une première direction qui est sensiblement perpendi- culaire ou parallèle à la direction de laminage, et à ba- layer la seconde partie dans une seconde direction qui est sensiblement perpendiculaire à la première. En ce qui con- cerne les noyaux de type EI ou CI d'un transformateur ou appareil analogue, les éléments du noyau faits de tôle d'a- cier électromagnétique à grains orientés sont irradiés par un faisceau laser comme le montre la figure 7. Les éléments 20 (fig. 7A) de type I sont ébauchés à partir de la tôle d'acier à grains orientés de façon telle que la direction longitudinale de ces éléments soit dans la direction de laminage de la tôle d'acier. Les ré- gions 12 irradiées au laser sont dirigées selon les petits côtés des éléments 20 de type I qui sont faits de tôle d'acier électromagnétique à grains orientés. Les régions 12 peuvent être formées par déviations ou balayages successifs d'un faisceau laser. En variante, un faisceau laser en forme de raie de même configuration que les régions 12 peut être produit au moyen d'une fente de masque pour le faisceau laser. En employant un masque, on peut former simultanément plusieurs régions irradiées. Du fait que le flux magnétique (0) traverse les éléments 20 de type I dans la direction indiquée par une ligne tiretée, les pertes peuvent être ré- duites pour le motif expliqué en référence à la figure 4A. Les éléments 22 de type E (fig. 7A) sont formés de façon que les directions longitudinales des trois branches 22a et de la culasse 22b soient dirigées respectivement dans la direction de laminage et la direction perpendiculaire, ou vice versa. Les régions irradiées 12 des trois branches 22a et de la culasse ont respectivement la direction des petits côtés des branches et de la culasse. Il résulte, comme établi plus haut, de l'extension des régions irradiées que les pertes sont réduites dans les trois branches 22a pour le motif exposé en référence à la figure 4A, tandis que les pertes sont aussi réduites dans la culasse 22b pour la raison expliquée en référence à la figure 4B. En se reportant à la figure 7B, un élément 24 de type C du noyau y est représenté et les pertes dans cet élément 24 de type C sont réduites par un procédé analogue à celui de la figure 7A. Les régions irradiées par faisceau laser sont for- mées sur les éléments de type E ou C, sauf dans leurs coins. Mais les régions irradiées, qui sont alignées sur celles des branches et de la culasse, peuvent être formées sur des par- ties choisies des coins des éléments de type E ou C. Bien que, pour simplifier le procédé, les coins 22c et 22d ne soient pas irradiés, la réduction des pertes est satisfai- * sante. Le faisceau laser appliqué aux branches et à la cu- lasse peut toutefois être ensuite appliqué à chaque moitié des coins 22c et 22d divisés par la diagonale 26 (fig. 7C). Quand on emploie les noyaux de type E et I pour le noyau de fer d'un transformateur triphasé, le flux magnéti- que traversant l'assemblage en T 22e se dirige dans six di- rections, à savoir a vers b, b vers c, c vers a et vice versa. En conséquence le joint en T 22e est de préférence non orienté. Mais, si cejoint est fait de tôle d'acier à grains orientés, on peut ne pas l'irradier comme le montre la figure 7A. En variante, le faisceau laser appliqué à la culasse et à la branche centrale peut être ensuite appliqué au joint en T 22e, comme le montre la figure 7D, de façon telle que les rayures du faisceau laser soient formées sé- lectivement dans la direction de laminage et dans la direc- tion perpendiculaire. 24681 91 Les pertes des noyaux de type CI et EI, faits de tôle d'acier électromagnétique à grains orientés, peuvent être réduites par irradiation au laser, ce qui est un moyen - simple, comme décrit ci- dessus. Il est bien connu qu'une fraction de l'énergie électrique est continuellement dissi- pée en pertes pendant le fonctionnement des transformateurs, et une réduction même légère de ces pertes contribue grande- ment à économiser l'énergie pendant toute la durée de ser- vice des transformateurs. La présente invention est en consé- quence très efficace pour économiser l'énergie dans les transformateurs en service. Quand on utilise une tôle d'acier électromagnétique à grains orientés pour le stator de grandes machines et appareillage électriques, on peut réduire les pertes dans le noyau de stator qui comprend: une quantité d'éléments en éventail ébauchés à partir d'une tôle d'acier électromagné- tique à grains orientés de telle manière que la direction longitudinale desdits éléments coïncide avec la direction de laminage ou la direction perpendiculaire, et que les ré- - gions des dents et de la culasse irradiées par laser, qui ont une largeur prédéterminée, s'étendent dans une direction essentiellement radiale des éléments en éventail et respec- tivement dans une direction essentiellement tangentielle, et que de plus les régions irradiées par laser sont espacées entre elles d'un intervalle prédéterminé, respectivement ra- dialement et tangentiellement en ce qui concerne de telles régions des dents et de la culasse. Le procédé de fabrication du noyau de stator comporte les étapes de l'ébauchage, avec ou sans recuit pour détendre les contraintes, et de l'irra- diation par laser. La figure 8A illustre schématiquement un procédé d'ébauchage d'éléments en éventail 30 d'un noyau de stator, à partir d'une tôle 10 d'acier électromagnétique à grains orientés. Chaque élément en éventail 30 a une culasse 30a et des dents 30b. La tôle 10 a été laminée dans la direction F et sa largeur (W) est approximativement de l m. Les élé- ments en éventail voisins 30' et 30" sont découpés dans la tôle 10 en sens alternativement opposés pour réduire la quantité de déchets. La direction longitudinale Fi. qui est perpendiculaire à la direction radiale R au centre de cha- que élément en éventail 30, est en coïncidence avec la di- rection de laminage F de la tôle d'acier 10. La figure 8B montre que le flux magnétique (0) tra- versant chaque élément en éventail 30 est dirigé, comme le montrent les lignes tiretées, dans une direction tangentielle (F2) dans la culasse, dans une direction radiale (F3) dans les dents et selon des arcs (F4) reliant les directions F2 et F3 aux frontières entre la culasse et les dents. Le passage du flux magnétique par l'arc F4 de droite ou de gauche est déterminé par la phase du courant triphasé d'excitation à l'instant donné. En conséquence, quand la di- rection du flux magnétique coïncide avec la direction de la- minage au centre de chaque élément en éventail 30, la direc- tion du flux magnétique s'écarte de la direction de laminage - autrement dit de l'axe f001J de facile aimantation - aux extrémités droite et gauche de l'élément en éventail, par rapport à la culasse dudit élément. L'angle d'écart dépend du nombre d'éléments en lesquels est divisé le noyau du sta- tor, et cet angle est habituellement de 200 à 300. En ce qui concerne les dents 30b, quand la direction longitudinale Fl de chaque élément en éventail coïncide avec la direction de laminage, le flux magnétique traversant la dent centrale est dirigé perpendiculairement à cette direction et il s'en écarte pour les dents de droite et de gauche. L'angle d'écart va de 20 à 300. La déviation de la direction du flux magné- tique par rapport à l'orientation cristalline influence gran- dement les pertes, comme on peut le comprendre par le fait que l'on peut obtenir une réduction considérable des pertes en accroissant le degré de structure (110) [O01o dans la di- rection de laminage d'une tôle d'acier électromagnétique à grains orientés. L'angle de déviation de 200 à 30 n'est donc pas négligeable au regard des pertes. Plus sérieuse que cette déviation est celle des dents o le flux magnéti- que passe le long de l'axe [loj qui est perpendiculaire à l'axe[OOiJ et qu'il est difficile d'aimanter. C'est pour- quoi l'on n'a pas utilisé des tôles d'acier à grains orien- tés pour le noyau de grandes machines tournantes. La structure de rayures, formées par l'irradiation au laser, que montre la figure 8B rend possible l'emploi de tôle d'acier à grains orientés pour ébaucher les éléments en éventail d'un noyau de stator de grandes machines tour- nantes. Les régions irradiées 12 de la culasse 30a de chaque élément en éventail 30 ont une largeur (d) prédéterminée, s'étendent radialement, et sont disposées tangentiellement et écartées entre elles d'un intervalle (t) prédéterminé. Le procédé d'irradiation illustré à la figure 4A est modi- fié et employé pour former de telles régions irradiées 12. D'autre part, les régions 12 des dents 30b ont une largeur prédéterminée (d), s'étendent tangentiellement et sont ra- dialement disposées et espacées entre elles d'un intervalle prédéterminé (t). Le procédé d'irradiation illustré à la figure 4B est modifié et employé pour former les régions irradiées sur les dents. Quand les procédés d'irradiation représentés aux figures 4A et 4B sont utilisés sans modifications pour for- mer les régions irradiées de chaque élément en éventail, l'ensemble des régions irradiées 12 s'étend parallèlement à la direction Rl, c'est-àdire la direction radiale de l'élément en éventail vers son centre, avec le résultat que les directions des régions irradiées aux extrémités droite et gauche de l'élément en éventail divergent de la direction radiale du centre, comme le montre la figure 8B. L'angle d'écart peut être de 20 à 300. De même, l'ensemble des ré- gions irradiées des dents s'étend perpendiculairement à la direction Ri, autrement dit parallèlement à la direction longitudinale Fl, avec le résultat que la direction des régions irradiées des colonnes de droite et de gauche fait avec la direction Fl de la figure 8A un angle de 200 à 30 . Dans la plage de 200 a 30 l'écart vis-à-vis de la direction de laminage est admissible en raison du faible degré de déviation dans les éléments en éventail. Cet angle serait même préférable plutôt qu'admissible, car grâce à cette déviation, l'écart de la direction du flux magnétique avec la direction de laminage devient petit. La zone frontière entre les dents 30b et la culasse a peut être irradiée par l'un des procédés suivants. En considérant la figure 8B, on constate que la structure d'ir- radiation à la frontière s'amincit en comparaison de la structure sur les dents, avec le résultat que le flux magné- tique est guidé comme le montre la ligne tiretée FS (à la frontière entre la culasse et la dent de gauche). La réduc- tion des pertes peut être obtenue par les motifs expliqués en référence aux figures 3 et 4. En se référant à la figure 8C, l'irradiation par faisceau laser est appliquée à la frontière comme elle l'a été dans la culasse. En se repor- tant à la figure 8D, l'irradiation n'est pas appliquée à la frontière. Ceci est possible car la zone frontière est relativement petite et de plus, le flux magnétique y prend des directions variées. Comme on l'a expliqué ci-dessus en référence aux figures 8B, 8C et 8D, la présente invention rend possible la réduction des pertes à la fois dans la culasse et dans les dents de l'élément de noyau du stator d'une machine tournante, ledit noyau étant divisé en mor- ceaux faits d'une tôle d'acier électromagnétique à grains orientés. Les régions d'irradiation par laser 12 des dessins ci-dessus commentés sont figurés comme des lignes continues. Les pertes d'une tôle d'acier à grains orientés peuvent être réduites par l'irradiation qui laisse des marques linéaires sur la tôle d'acier. De plus, la réduction des pertes peut - 19 être obtenue par des marques d'irradiation en forme de li- gnes tiretées ou de points. Quand ce genre de marques est disposé en rangs, le faisceau laser est appliqué à l'ébau- che de machines ou appareillage électriques, de préférence sous les conditions suivantes: densité d'énergie allant de 0,001 à 1000 J/cm2; surface de chaque marque d'irradiation non inférieure à 10-5 mm2. On va, dans ce qui suit, commenter des réalisations de la présente invention, appliquées à des éléments de noyau de stator sur lesquels ont été formés des points isolés. Sur la figure 9, représentant un élément de noyau de stator semblable à celui de la figure 8, les marques en forme de points 31, 32 et 33 représentés schématiquement sont formés par irradiation par faisceau laser conformément à une réalisation de la présente invention utilisant une tôle d'acier électromagnétique à grains orientés pour une machine tournante. Les mêmes numéros de référence et symbo- les ont la même signification sur les figures 8 et 9. Un exemple aes conditions d'irradiation est le suivant: Surface de chaque marque (S): non inférieure à -5 mm2 Diamètre de marque (d): 0,004 à 1 mm Distance des marques dans la direction perpendiculaire au laminage (ad): 0,004 à 2 mm Distance des marques dans la direction de laminage (t): 1 à 30 mm Densité d'énergie du faisceau laser (P): 0,01 à 1000 J/cm2 Dans une autre réalisation de la présente invention, les lignes tiretées de marques 41, 42 et 43 sont formées par irradiation par faisceau laser. Un exemple des conditions d'irradiation est le suivant Largeur de marque (d) 0,03 à 1 mm Longueur de marque (b,): non inférieure à 1 mm Distance (aM: 0,01 à 2 mm Distance (e): 1 à 30 mm Densité d'énergie (P): 0,01 à 1000 J/cm2 Durée d'impulsion: 1 ns à 100 ms (temps d'oscillation) Chacune des marques de points ou de lignes tiretées formées par irradiation, selon les deux réalisations de la présente invention décrites ci-dessus, sont données sur une portion de surface d'une ébauche pour machines et appareil- lage électriques, mais les deux types de marques peuvent être donnés en combinaison sur une partie de surface de l'ébauche. L'objet de la présente invention englobe de plus une réalisa- tion o une combinaison des marques choisie à volonté est donnée sur les deux faces d'une ébauche pour machines et appareillage électriques. L'irradiation par faisceau laser conformément à la présente invention est appliquée de préfé- rence à l'ébauche après le recuit connu pour détente des contraintes que l'on effectue, si nécessaire, pour enlever la contrainte induite dans la bobine à l'ébauche d'une bande d'acier. Les exemples suivants illustrent des procédés selon la présente invention et donnent les conditions préférables d'irradiation qui entraînent une réduction notable des pertes Exemple 1. Une tôle d'acier électromagnétique à grains orientés, ayant comme propriétés magnétiques une induction B8 = 1,92 T et des pertes W17/60 = 1, 36 W/kg, a été ébauchée pour former des morceaux de tôle d'acier pour un noyau de transformateur, puis soumise à un recuit pour détendre les contraintes.(Le symbole W17/60 signifie que la mesure des pertes est faite avec une induction de 1,7 Tesla et une fréquence de 60 Hz). Un faisceau laser YAG a été appliqué aux morceaux de tôle d'acier de sorte que le balayage par le faisceau laser se fasse de façon sensiblement parallèle à la direction de laminage de chaque morceau de tôle d'acier qui fait partie d'un joint en T, afin de former des régions irradiées par laser ayant une forme de rayure. La figure 6 montre sché- matiquement le trajet de balayage du faisceau laser et sa trace sur le joint en T des morceaux de tôle d'acier. Le faisceau laser n'était appliqué qu'à une seule face des morceaux de tôle et les conditions d'irradiation étaient les suivantes: Durée d'impulsion: 150 ns (temps d'oscillation) Largeur d'irradiation d: 0,16 mm (Figs. 4A et 4B) Distance d'irradiation t: 5 mm (Figs. 4A et 4B) Densité d'énergie P 1,3 J/cm2 d'irradiation Les pertes ont été mesurées avant et après irradia- tion et leurs valeurs sont: Avant irradiation W17/60 = 1,57 W/kg Après irradiation W17/60 = 1,52 W/kg La réduction des pertes dans un noyau de transfor- mateur, grâce à l'irradiation par laser, a donc été de 1,57 - 1,52 x 100 % = 3,2 % 1,57 Au joint en T, qui compte pour 9,5 % du poids du noyau de fer, le taux de réduction des pertes était de 3,3 (ô)x 100 % = 33,7 % Exemple 2. Les éléments d'un noyau de stator ont été ébauchés à partir d'une tôle d'acier électromagnétique à grains orien- tés, qui a été soumise à un recuit final, utilisant des ma- trices d'ébauchage, et les éléments ont été soumis à une irradiation par faisceau laser dans les conditions suivantes: Densité d'énergie (P): Diamètre de marque (d): 1,1 J/cm2 0,1 mm Les marques de points 32 représentées à la figure 9 et ayant un diamètre (d) de 0,1 mm ont été formées par irradiation avec les paramètres aM et t donnés dans le tableau 2. TA B LEAU 2 trj Dl. H H oc aM (mm) A 0.5 (mm) 1.0 B 5 0.5 Pertes avant irradiation L direc- tion 1.65 1.63 C direc- tion 4.18 4.20 Pertes après irradiation W17/50 L direc- tion 1.58 1.61 C direc- tion 4.17 3.98 Flux magnétique avant irradiation B10 L direc- tion 1.80 1.82 C direc- tion 1.36 1.36 Flux magnétique après irradiation L direc- tion 1.80 1.81 C direc- tion 1.37 1.36 w bo r% 4o %0 Les directions L et C indiquent les directions de mesure des propriétés magnétiques dans la direction de laminage (L) et dans la direction perpendiculaire (C). Les directions de balayage du laser dans les échantillons A et B ont été respectivement C et L. Comme le montre le tableau 2, les pertes de l'é- chantillon A dans la direction L étaient réduites de 0,07 W/kg et celles de l'échantillon B dans la direction C étaient réduites de 0,22 W/kg, grâce à l'irradiation en forme de points par le faisceau laser. Exemple 3. Une irradiation linéaire, telle que le montre la figure 9 (marques 43) a été exécutée dans les conditions suivantes Densité d'énergie (P: 1,1 J/cm2 Largeur d'irradiation (d): 0,05 mm Longueur d'irradiation (bM): 0,3 mm Les résultats d'irradiation ainsi que les paramètres d'irradiation aM sont donnés au tableau 3. Les directions de balayage du faisceau laser étaient respectivement C et L pour les échantillons C et D. Comme le montre le tableau 3, les pertes de l'échan- tillon C en direction L ont été réduites de 0,08 W/kg et celles de l'échantillon D en direction C ont été réduites de 0,22 W/kg, grâce à l'irradiation linéaire par faisceau laser. T A B L E A U 3 o m Pi rt H - o àj uM aM (mm) (mm) C 0,5 7,5 D 5,0 0,8 Pertes avant irradiation w17/50 L direc- tion 1,69 1,65 C direc- tion 4,10 4,15 Pertes après irradiation L direc- tion 1,61 1,64 C direc- tion 4,10 3,92 Flux magnétique avant irradiation B10 L direc- tion 1,79 1,81 C direc- tion 1,38 1,36 Flux magnétique après irradiation B10 L direc- tion 1,78 1,80 C direc- tion 1,38 1,35 réj Co 0% -à e en ul Exemple 4. Une irradiation par points a été appliquée aux deux faces de morceaux de tôle d'acier sous les conditions sui- vantes: Densité d'énergie (P: 1,1 J/cm2 Diamètre de marque (d): 0,1 mm Les paramètres d'irradiation aM et t sont donnés au tableau 4. Ce tableau montre que ces paramètres sont diffé- rents pour la face avant et la face arrière d'une portion de tôle d'acier. Grâce à l'irradiation par points, dans laquelle les paramètres a1M et ú diffèrent entre les faces avant et arrière, les pertes dans les directions L et C ont été res- pectivement réduites de 0,07 W/kg et de 0,21 W/kg. TA B LEAU 4 o w r1 H H o aM î (mm) (mm) Face ane E 0,5 10 (Face arrière) 0,5 Pertes avant irradiation W17/50 L direc- tion 1,66 C direc- tion 4,16 Pertes après irradiation W17/50 L direc- tion 1,59 C direc- tion 3,95 Flux magnétique avant irradiation B10 L direc- tion 1,80 C direc- tion 1,37 Flux magnétique après irradiation B10 L direc- tion i 1,80 C direc- tion 1,36 NJ r%3 CD Co O _a a vo -} -( 24681 91 R E V E N D I C A T I O N S 1. Noyau de fer pour machines et appareillage élec- triques, comportant au moins un morceau d'acier, caractérisé en ce que ledit morceau a une forme prédéterminée en tant qu'élément du noyau de fer desdites machines et appareillage électriques, en ce que ledit morceau est fait d'une tôle d'acier électromagnétique à grains orientés et présente des marques d'irradiation par faisceau laser sur sa surface. 2. Noyau selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites marques d'irradiation par faisceau laser ont la forme de lignes continues disposées en rangs avec un inter- valle prédéterminé. 3. Noyau selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites marques d'irradiation par faisceau laser ont la forme d'au moins une ligne tiretée et/ou de points disposés en rangs, la surface de chaque marque d'irradiation par faisceau laser n'étant pas inférieure à 10-5 mm2 et la den- sité d'énergie du faisceau laser allant de 0,01 à 1000 J/cm2. 4. Noyau selon l'une des revendications 2 ou 3, ca- ractérisé en ce que lesdits rangs de marques d'irradiation par faisceau laser sont sensiblement parallèles à la direc- tion de laminage de la tôle d'acier électromagnétique à grains orientés. 5. Noyau selon l'une des revendications 2 ou 3, ca- ractérisé en ce que lesdits rangs de marques d'irradiation par faisceau laser sont sensiblement perpendiculaires à la direction de laminage de la tôle d'acier électromagnétique à grains orientés. 6. Noyau selon l'une des revendications 2 ou 3, ca- ractérisé en ce qu'une partie desdits rangs de marques d'ir- radiation par faisceau laser sont sensiblement parallèles à la direction de laminage et les autres rangs de marques d'ir- radiation par faisceau laser sont sensiblement perpendicu- laires à la direction de laminage de la tôle d'acier élec- tromagnétique à grains orientés. 7. Noyau selon l'une des revendications 2 ou 3, ca- ractérisé en ce que lesdites marques d'irradiation par faisceau laser sont formées sur l'une au moins desdits mor- ceaux d'acier o se produit un flux magnétique rotationnel. 8. Noyau selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une extrémité desdits morceaux d'acier est chanfreinée à 450, les trois morceaux d'acier chanfreinés étant liés par un joint à 45 de façon à former un joint en T, et lesdits rangs de marques d'irradiation par faisceau laser étant disposés.sur le joint en T en une bande ayant la direction du laminage. 9. Noyau selon l'une des revendications 2 ou 3, ca- ractérisé en ce que les éléments constitutifs dudit noyau faits de tôle d'acier électromagnétique à grains orientés comportent une première partie s'étendant dans la direction de laminage et une seconde partie s'étendant perpendiculai- rement à cette direction, des parties desdites marques d'ir- radiation par faisceau laser sur ladite première partie s'é- tendant dans une première direction qui est sensiblement perpendiculaire ou parallèle à la direction de laminage, et les autres marques d'irradiation par faisceau laser formées sur la seconde partie s'étendant dans une seconde direction sensiblement perpendiculaire à la première. 10. Noyau selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit noyau consiste en éléments de type EI ou CI faits de tôle d'acier électromagnétique à grains orientés, lesdits éléments de type I étant ébauchés à partir de tôle dudit acier de façon que la direction longitudinale de ces éléments soit dans la direction de laminage de la tôle d'acier, les éléments C ou E étant formés de façon que les directions lon- gitudinales des branches sont dirigées dans la direction de laminage ou perpendiculairement à celle-ci, les régions irra- diées par laser, o sont formées lesdites marques d'irradia- tion par faisceau laser, étant dirigées le long des petits côtés des éléments de type I et le long des petits côtés des 24681 91 branches et de la culasse des éléments de type C ou E, et lesdites régions de largeur prédéterminée irradiées par laser étant séparées entre elles par un intervalle dans une direction perpendiculaire à la direction respective le long des petits côtés. 11. Noyau selon la revendication 10, caractérisé en ce que les marques d'irradiation par faisceau laser sont formées sur lesdits éléments de type E ou C, excepté dans leurs coins. 12. Noyau selon la revendication 10, caractérisé en ce que les marques d'irradiation par faisceau laser, qui sont alignées sur celles des branches, sont formées dans les coins des éléments de type E ou C. 13. Noyau pour une grande machine tournante, selon les revendications 2 et 3, comportant une quantité d'élé- ments en éventail du noyau du stator, caractérisé en ce que lesdits éléments sont ébauchés à partir d'une tôle d'acier électromagnétique à grains orientés de telle manière que la direction longitudinale desdits éléments coïncide avec la direction de laminage ou la direction perpendiculaire, en ce que les régions des dents et de la culasse irradiées par laser, qui ont une largeur prédéterminée et portent lesdites marques, s'étendent dans une direction essentielle- ment radiale des éléments en éventail et respectivement dans une direction essentiellement tangentielle, et en ce que de plus les régions irradiées par laser sont espacées entre elles d'un intervalle prédéterminé, respectivement radiale- ment et tangentiellement en ce qui concerne de telles régions des dents et de la culasse. 14. Procédé de fabrication d'un noyau de fer de ma- chines et d'appareillage électriques, caractérisé en ce -qu'il comporte les étapes suivantes: façonnage d'une tôle d'acier électromagnétique à grains orientés en morceaux d'acier ayant une forme prédé- terminée comme éléments dudit noyau; irradiation, avec ou sans recuit de détente des contraintes a) des parties des morceaux d'acier o le flux magnétique doit passer quasi parallèlement à la direction de laminage, de sorte que le balayage par le faisceau laser se fasse sensiblement dans la direction perpendiculaire, et b) des parties des morceaux d'acier o le flux magnétique doit passer sensiblement perpendiculairement à la direction de laminage, de sorte que le balayage par le faisceau easer se fasse sensiblement dans cette même direc- tion. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'irradiation des morceaux d'acier se fait avec une déviation angulaire maximale de 300 par ra.pport à la direction de laminage ou à la direction perpendiculaire. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le laser est du type à impulsions. 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que, par irradiation par laser, sont formées des li- gnes continues disposées selon une structure de bandes avec un intervalle prédéterminé, dans les conditions suivantes largeur d'irradiation (d) = 0, 01 à 1 mm; intervalle te) = 1 à 30 mm; durée d'impulsion laser inférieure à 10 ms; et densité d'énergie (P) = 0,01 à 1000 J/cm2. 18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que, par irradiation par laser, sont produites des marques formées d'au moins une ligne tiretée et/ou de points disposés dans une direction prédéterminée et selon une struc- ture de bande, dans les conditions suivantes: surface de chaque marque non inférieure à 10-5 mm2, et densité d'éner- gie (P) = 0,01 à 1000 J/cm2. 19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la distance (a.) entre les marques d'irradiation dans la direction perpendiculaire à celle du laminage est de 0,004 à 2 min, et la distance (t) entre les marques dans la direction de laminage est de 1 à 30 mm. 20. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que chaque ligne de marques d'irradiation a une lar- geur (d) allant de 0,003 à 1 mm, et une longueur (bM) non inférieure à 0, 01 mm, la distance (aM) entre les marques d'irradiation dans la direction perpendiculaire à celle du laminage allant de 0,01 à 2 mm, et la distance (9) entre marques dans la direction de laminage allant de 1 Ä 30 mm. 21. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que lesdits morceaux d'acier, qui ont été irradiés avec un faisceau laser, sont soumis à l'application d'une couche isolante sur leur surface.