Brevet FR2462772A1 — publié le 19810213

La présente invention concerne un transformateur à noyau de fer dont les branches sont situées dans un même plan et qui porte, sur chaque branche, un système de bobine constitué par un corps de bobine à flasques, portant un en- roulement dont les extrémités sont connectées électriquement à des éléments de connexion placés sur la face externe du corps de bobine. On connait des transformateurs dits "transformateurs plats" dont le système de bobines est réalisé par coulée de métal; bien que ces transformateurs présentent une températu- re superficielle externe (ou pelliculaire) normale en cas de charge prolongée, ils sont le siège de températures in- ternes élevées dues à l'accumulation de chaleur, inadmissi- bles même pour des systèmes de bobines parfaitement coulées et exempts de soufflures. Ces transformateurs plats ont donc tendance à s'user prématurément, donc à être rapidement hors d'usage. Dans les transformateurs réalisés autrement que par coulée de métal, et en particulier dans ceux dits miniaturi- sés, il reste que les entrefers et les lignes de fuite lon- geant les parties isolantes du transformateur ne sont pas assez grands pour donner une isolation suffisante et confor- me aux prescriptions légales entre les enroulements entre eux et entre les enroulements et le noyau de fer ou sa cu- lasse. La présente invention a pour but de conformer un trans- formateur du genre précité de façon que, même pour les mo- dèles des dimensions les plus réduites, ses propriétés iso- lantes soient sensiblement améliorées par comparaison avec les transformateurs classiques non coulés. Ce but est atteint, conformément à l'invention, au moyen d'un boîtier isolant de section transversale en forme de cré- neau à angles droits, formant des alvéoles pour les systèmes de bobines des branches introduits de divers cotés et compor- tant, sur ses faces frontales disposées transversalement aux branches et recouvrant les flasques de bobines correspondants, des évidements de mêmes dimensions que celles de la branche correspondante du noyau de fer. La conformation particulière des alvéoles à l'intérieur d'une enveloppe de bottier en forme de créneaux et l'encer- clement frontal des systèmes de bobines par les faces fronta- les des alvéoles dont les évidements épousent très exactement les branches du noyau de fer permettent de donner aux entre- fers et aux lignes de fuite entre enroulements et entre ceux- ci et le noyau de fer ou sa culasse des dimensions suffisantes pour pouvoir, même avec les modèles de transformateurs les plus petits, réaliser les entrefers et lignes de fuite de 6 mm exigés par les normes allemandes. Selon un développement avantageux de l'invention, les alvéoles des faces frontales du bottier isolant, destinées à recevoir des corps de bobines dont les faces externes des flasques portent des barrettes intégrantes de support d'élé- ments de connexion en ménageant un interstice pour les faces frontales du bottier isolant, s'ouvriront en direction de la face béante (d'introduction des bobines) de l'alvéole corres- pondante. Grâce à cette diposition, le montage des systèmes de bobines se fera très simplement par introduction rectili- gne dans les alvéoles du bottier et en outre les flasques des corps de bobines seront presque complètement entourés par les faces ou parois frontales du bottier dans la zone occupée par les branches et la culasse du noyau de fer tan- dis qu'entre lescôtés ouverts des évidements et le noyau de fer lesdites barrettes intégrantes constitueront les élé- ments isolants. Selon un second développement avantageux de l'invention, au moins une entaille de passage des extrémités d'enroulements, ouverte d'un côté, partant du bobinage du corps de bobine et se prolongeant dans le plan de connexion de la barrette, est découpéedans la partie du flasque de bobine de chaque corps de bobine portant la barrette, ladite entaille se prolongeant par un conduit creusé dans ladite barrette et s'étendant jusqu'audit plan de connexion. Ces entailles permettent la mise en place, simple et même mécanique, des extrémités des enroulements et,du fait que les conduits sont disposés entre le bobinage et le plan de connexion de la barrette, la longueur des entrefers et li- gnes de fuite précités n'est affectée en aucune façon. On obtient enfin une isolation supplémentaire du trans- formateur selon l'invention, contre les contacts et les in- fluences extérieures telles que l'encrassement, par le fait qu'une autre partie du bottier isolant présentant un couver- cle pour la face libre d'au moins un système de bobines, de préférence le système médian de trois systèmes de- bobines, comporte, sur les côtés opposés du couvercle, des coquilles intégrantes conformées selon les culasse du noyau de fer et entourant ces dernières sur au moins deux faces longitudinales. Ce couvercle pourra être avantageusement utilisé à former et à délimiter, dans le bottier isolant, une enceinte o pour- ra être logé un éléments thermique de sécurité. Il sera, bien entendu,possible sans quitter le domaine de la présente invention, de modifier le transformateur de nombreuses façons tant en ce qui concerne le nombre de corps de bobines qu'en ce qui concerne la conformation du noyau de fer, par exemple, en recourant à des sections transversa- les en forme de M, EI, UI ou L. L'invention est décrite ci-après en détail en se réfé- rant à quelques exemples préférés, non limitatifs, de réali- sation représentés sur les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective éclatée en trois parties (la, lb et lc) du transformateur selon l'inven- tion, représenté sans enroulement ni noyau de fer; - les figures 2, 3 et 4 sont des vues, sous divers an- gles, des systèmes de bobines du transformateur de la figure 1, le bottier isolant étant représenté en points et traits; - la figure 5 est une vue en perspective à plus grande échelle d'une particularité d'un système de bobines; - la figure 6 est une vue perspective séparée du trans- formateur selon l'invention, monté (figure 6b) et de la partie complémentaire du boîtier isolant (figure 6a) destinée à s'embotter sur le transformateur; et - les figures 7 et 8 sont des vues, de dessus et de cô- té, d'une variante du transformateur selon l'invention. Le bottier isolant 1, en matière synthétique isolante, représenté sur la figure 1, comporte des parois 2 à 8 assem- blées de façon que leur section transversale représente un profil en créneaux, bornant chaque fois de trois cotés trois alvéoles 9, 10 et 11. Longitudinalement, ces alvéoles 9, 10, 11 sont fermées par des parois frontales dont seules les parois 12, 13 et 14 apparaissent sur les figure lb. Chacune de ces parois frontales comporte un évidement 15, 16 ou 17 respectivement, dont la largeur correspond à celle d'une branche d'un noyau de fer qui sera décrit plus loin et qui s'ouvre en direction du côté béant, d'introduction des bobi- nes, de l'alvéole correspondante. La figure Ic montre deux systèmes de bobines 18 et 18' en matière synthétique isolante, réciproquement symétriques chacun d'une seule pièce, comportant chacun un corps de bo- bine 19 ou 19' présentant des flasques 20 ou 20 et des bar- rettes 21 ou 21, dites barrettes de soudures, formées en 1o ménageant un interstice 20a ou 20'a pour les parois frontales 12 et 14. Avec leurs barrettes respectives 21 ou 21', les corps de bobines 19 ou 19' donnent une pièce en forme de L. Les corps de bobines 19 et 19' sont traversés par des loge- ments de noyaux 22 et 22', respectivement. Les barrettes 21 et 21', comportant des pattes à souder 23 sur leur plan de connexion, sont formées sur les flasques de bobines 20 et 20' en dessous des logements de noyaux 22 et 22'; ces barrettes ont une largeur qui, dans l'exemple re- présenté, est inférieure à celle de la branche correspondante du noyau de fer. Comme le montre la figure 5, une entaille 24 pour le passage des extrémités d'enroulements, ouverte d'un côté, partant du bobinage cylindrique du corps de bobine 19 pour se prolonger dans le plan de connexion de la barrette 21 portant les pattes à souder 23, est façonné dans le flas- que 20, portant la barrette 21, du corps de bobine 19. Le fond d'un conduit 29, se raccordant à cette entaille, tra- verse le flasque de bobine 20 et s'élève obliquement jusqu'au- dit plan de connexion de la barrette 21 o il s'infléchit à angle droit. Comme on peut le voir sur la figure 3 qui sera décrite plus loin, des entailles24 et des conduits 29, identi- ques, sont ménagés sur les autres systèmes de bobines. La figure la montre un autre système de bobines 25 compo- sé d'un corps de bobine 26 avec flasques 27 et dune barrette 28, intégrante, formant avec le corps de bobine 26, une piè- ce en forme de T. La jonction de la barrette 28 au flasque de bobine 27 est identique à celle des systèmes de bobines 18 et 18' qui, réunies, donnent un ensemble en forme de U. Le système de bobines 25 est associé à la branche médiane d'un noyau de fer à trois branches, qui pourra être consti- tué, par exemple, par un empilage de tôles magnétiques. La figure 3 montre un interstice 27a entre le flasque 27 et la partie intéressée de la barrette 28, pour le passage de la paroi frontale 13 du boîtier isolant 1 placé du coté dudit boîtier opposé aux parois frontales 12, 13, 14 précédemment citées. Les systèmes de bobines 18 et 18' peuvent être insérés par en dessous, dans le boîtier isolant 1 de la figure 1, les flasques de bobines 20 et 20' se trouvant pratiquement enfermés de tous côtés, du fait des interstices 20a et 20'a à l'intérieur des alvéoles 9 et 11 du boitier isolant 1. Le système de bobine 25 pourra être inséré, par en dessus, dans l'alvéole 10 du bottier isolant 1 de la figure 1, le corps de bobine 26 se trouvant, ici aussi, largement enveloppé par des éléments de parois de l'alvéole 10, du fait de l'in- terstice 27a. L'assemblage des systèmes de bobines est expliqué en se basant sur les figures 2, 3 et 4. Les barrettes 21 et 21' des systèmes de bobines 18 et 18', dont les corps de bobines 19 et 19' sont traversés par lesbranches d'un noyau de fer magnétique indiqué en points et traits, sont symétriquement aboutées. Les culasses 30 et 31 du noyau de fer s'appliquent, faces contre faces, sur les barrettes 21, 21' ou 28, à savoir contre la face de la barrette située de l'autre côté du plan de connexion précité. Les figures 3 et 4 en particulier indi- quent nettement la position du boîtier isolant 1 par rapport aux systèmes de bobines 18, 18' et 25. On voit que les systè- mes de bobines sont étroitement entourées par le bottier isolant 1 et protégées des barrettes 21 et 28, donc des cu- lasses de noyaux de fer 30 et 31. Les évidements étroits 15, 16, 17 (figure 1) et les interstices 20a, 20'a et 27a permettent d'obtenir, entre les enroulements des bobines et les culasses 30 et 31, des entrefers et lignes de fuite très longs correspondant, en tous les points, au moins à la hauteur des flasques de corps de bobines 20, 20' et 27. On voit nettement sur la figure 3 la position et la forme des entailles 24 et des conduits 29, déjà décrits à propos de la figure 5, traversant les flasques de bobines 20, 20' et 27, donc également les parois frontales correspondantes du bol- tier 1. Deux conduits 29, inclinés en directionsinverses, sont prévus dans la zone de la barrette 28 du système de bobine 25. Sur la figure 6, le transformateur décrit en se basant sur les figures précédentes est complété par un noyau de fer dbnt les culasses 30 et 31 sont visibles etcoecident pratiquementavec les barrettes 21, 21' et 28 qui leur sont associées. Les corps de bobines des systèmes de bobines 18, 18' et 25 (fi- gure 1) sont garnis d'enroulements dont les extrémités pas- sent par les conduits 29 précités pour atteindre les pattes à souder 23 auxquelles elles sont raccordées de façon con- ductrice de l'électricité. Dans ce montage, les systèmes de bobines et leurs barrettes sont tenus à l'écart les uns des autres et immobilisés par les parties du noyau de fer s'in- troduisant dans le bottier isolant 1. La figure 6a montre une partie complémentaire 33 du bottier isolant, comportant un couvercle 35 formant traverse pour la partie restée li- bre du système de bobine médian. De part et d'autre de ce couvercle 35, et d'une seule pièce avec lui, se trouvent deux coquilles latérales 34, élastiquement écartables, pou- vant, en s'abaissant dans le sens de la flèche, venir s'em- botter sur les culasses et les barrettes associées du trans- formateur de telle sorte que ces coquilles 34 enserreront lesdites culasses et barrettes 21, 21', 28 ou 30, 31 sur deux faces longitudinales et deux faces frontales. L'enceinte 36, délimitée par deux parties de coquilles 37 des coquilles 34 et par le couvercle 35, pourra servir à abriter un élément thermique de sécurité non représenté. Les entailles 24 et les conduits 29 de la figure 3 pourront également servir au passage des conducteurs électriques de cet élément thermique de sécurité. Cette partie complémentaire du bottier isolant complète le blindage externe du transformateur. - Les figures 7 et 8 montrent une variante du transforma- teur selon l'invention dans lequel le bottier isolant 40 comporte, du fait de son profil en créneau unique, deux al- véoles contiguds 41 et 42 béant chacune d'un côté opposé et séparées l'une de l'autre par une paroi intermédiaire 43. Comme dans l'exemple précédemment décrit, ces deux alvéoles sont également closes, sur leurs faces frontales, par des parois frontales 44 et 45 comportant, ici aussi, des évide- ments, tels que 46, à la mesure des branches du noyau de fer. Dans ces alvéoles 41 et 42 peuvent s'insérer, des deux côtés opposés, deux systèmes de bobines 49 et 50, formant, avec leurs barrettes 47 et 48, des ensembles en forme de L, et pouvant être complétés par deux parties, par exemple en forme de 1, d'un noyau de fer non représenté. Dans cette variante également, la conformation spéciale du bolitier iso- lant 40 permet la formation d'entrefers et lignes de fuite de grande longueur entre les enroulements des bobines entre eux ainsi qu'entre les enroulementsdes bobines et les culas- ses du noyau de fer, comme dans l'exemple précédemment décrit. On doit signaler que les évidements 15, 16, 17, 46 des parois frontales décrites 12, 13, 14, 44, 45 ne doivent pas nécessairement se prolonger dans l'ouverture correspondante de l'alvéole car, en cas d'absence de pattes de soudure sur les systèmes de bobines, leur insertion dans les alvéoles du bottier 9, 10, 11, 41, 42 est également possible si les évidements 15, 16, 17, 46 enserrent de tous côtés la branche correspondante du noyau. REVENDICATIONS 1 - Transformateur à noyau de fer dont les branches sont situées dans un même plan et qui porte, sur chaque bran- che, un système de bobine constitué par un corps de bobine à flasques, portant un enroulement dont les extrémités sont connectées électriquement à des éléments de connexion placés sur la face externe du corps de bobine, caractérisé en ce qu'il comporte un bottier isolant (1, 40) de section transver- sale en forme de créneau à angles droits, formant des alvéo- les (9, 10, 11; 41, 42) pour les systèmes de bobines (18, 18', 25, 49, 50) des branches introduits de divers côtés et compor- tant, sur ses faces frontales disposées transversalement aux branches et recouvrant les flasques de bobines correspondants, des évidements (15, 16, 17; 46) de mêmes dimensions que celles de la branche correspondante du-noyau de fer. 2 - Transformateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les alvéoles (15, 16, 17; 46) des faces frontales du bottier isolant (1, 40), destinées à recevoir des corps de bo- bines (19, 19', 26) dont les faces externes des flasques por- tent des barrettes intégrantes (21, 21', 28) de support d'é- léments de connexion (23) en ménageant un interstice (20a, 'a, 27a) pour les faces frontales du bottier isolant (1; ), s'ouvrent en direction de la face.béante (d'introduction des bobines) de l'alvéole correspondante (9, 10, 11). 3 - Transformateur selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte deux corps de bobine externes (19, 19') pourvus de barrettes (21, 21') de profil en L, aboutées symétriquement, faisant partie intégrante des faces externes des flasques, et un corps de bobine médian (26) pourvu d'une barrette (28) de profil en T, faisant partie intégrante de la face externe du flasque. 4 - Transformateur selon une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce qu'au. moins une entaille (24, 24', 29) de passage des extrémités d'enroulements, ouverte d'un coté, partant du bobinage du corps de bobine et se pro- longeant dans le plan de connexion de la barrette, est décou- péedans la partie du flasque de bobine (20 ou 20' ou 27) de chaque corps de bobine portant la barrette (21 ou 21' ou 28), ladite entaille se prolongeant par un conduit (29) creusé dans ladite barrette (21 ou 21' ou 28) et s'étendant jusqu'audit plan de connexion. - Transformateur selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce qu'uneautre partie (33) du boîtier isolant présentant un couvercle (35) pour la face libre d'au moins un système de bobines, comporte, sur les côtés opposés du couvercle, des coquilles intégrantes (34) conformées selon les culasses du noyau de fer et entourant ces dernières sur au moins deux faces longitudinales. 6 - Transformateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit couvercle (35) délimite, dans le boitier isolant, une enceinte (36) abritant un élément thermique de sécurité.