Brevet FR2502836A1 — publié le 19821001

DISPOSITIF POUR LA REALISATION DE 303INAGES ELECTRIQUES ISOLES, ET PROCEDE DtASSEEBLAGE DE CE DISPOSITIF. la présente invention concerne les bobinages électriques isolés, et notamment les transformateurs électriques de faible puissance comportant plusieurs enroulements bobinés sur une carcasse dans laquelle est monté un circuit magnétique à tôles métalliques. L'utilisation de tels bobinages ou transformateurs dans des circuits électriques présentant des tensions relativement élevées nécessite la réalisation d'une isolation électrique efficace d'une part entre les différents enroulements constituant le bobinage, et d'autre part entre ces enroulements et le circuit magnétique. Dans les réalisations connues de tels bobinages ou transformateurs, l'isolation est obtenue en bobinant les fils électriques sur une carcasse en matière isolante, puis en entourant la carcasse de plusieurs pièces isolantes rapportées, tendant à isoler les fils électriques du circuit magnétique. De tels dispositifs connus, pour présenter une isolation suffisante entre plusieurs enroulements électriques, par exemple entre les enroulements primaires et les enroulements secondaires d'un transformateur, nécessitent la prévision de parois de séparation entre ces enroulements, ces parois débordant largement des enroulements pour augmenter la distance dans l'air entre deux enroulements successifs. Cela conduit soit à augmenter le volume du transformateur soit à diminuer sensiblement le nombre de spires de ltenroulement électrique, de sorte que le champ magnétique présent dans le circuit magné- tique est relativement élevé, produisant des perturbations électromagnétiques au voisinage du bobinage. En outre, les dispositifs connus comportent plusieurs éléments d'isolation, dont le montage nécessite des interventions manuelles longues et coûteuses. De même, les opérations de vernissage, postérieures au montage des carcasses et des éléments d'isolation, produisent généralement une accumulation de vernis inutile lors du séchage, augmentant le prix de revient de l'ensemble. Un objet de la présente invention est de proposer un dispositif permettant à la fois un montage très rapide du transformateur, et une isolation électrique excellente des bobinages. Un autre objet de la présente invention est de proposer un tel dispositif dans lequel le nombre de pièces isolantes soit limité à un minimum ces pièces pouvant être fabriquées de façon économique et en grande série, et leur assemblage pouvant etre automa tisé. Un autre objet de la présente invention est de proposer un dispositif permettant la réalisation de transformateurs dans lesquels les enroulements électriques puissent être bobinés sur la carcasse jusqu'à affleurement des extrémités des joues limitant les com partiments de cette carcasse. On optimise ainsi l'utilisation du ro- lume du transformateur pour réaliser les enroulements électriques. Pour ce faire, et selon une caractéristique de la pr6- sente invention, le dispositif comprend une carcasse de bobinage en matière isolante, limitée par deux joues extrêmes et comportant des compartiments de bobinage juxtaposés, deux compartimente successifs étant séparés par une joue intermédiaire ; le dispositif comprend en outre un capot en matière isolante 8'emboltant sur la carcasse pour fermer les compartiments de bobinage sur trois côtés, le capot comprenant des rabats latéraux pour coiffer les rebords des joues extrimes de la carcasse et des nervures intermédiaires pour coopérer avec les joues intermédiaires correspondantes de la carcasse pour séparer les compartiments successifs ; l'un au moins des éléments correspondants, joue ou nervure, comporte sur sa tranche une rainure sur au moins trois côté dans laquelle vient s'insérer l'autre élément. Ainsi, l'isolation des bobinages électriques est réalisée en utilisant seulement deux pièces isolantes s'emboîtant l'une dans l'autre, facilitant le montage et limitant au maximum le nombre de moules nécessaires pour la réalisation de ces pièces par mage. En outre, la prévision de nervures sur le capot, coopérant avec les joues intermédiaires de la carcasse, tendent à augmenter la ligne de i'uite entre deux enroulements électriques successifs, de sorte que l'isolation est grandement améliorée sans augmenter le volume du transformateur. En particulier, les rainures peuvent autre ménagées sur les joues intermédiaires de la carcasse, les nervures du capot venant coulisser dans ces rainures. Ainsi les enroulements électriques peuvent être bobinés dans les compartiments de la carcasse sans precautions supplémentaires, les rainures ménagées dans les joues per mettant de façon certaine l'insertion des nervures du capot sans que les fils électriques puissent gêner cette opération. Selon une autre caractéristique de Il invention, les joues extrêmes de la carcasse comportent sur leurs faces externes un balcon formant support de connexions, des fentes étant ménagées sur les joues pour le passage de fils électriques ; le fond du boîtier comporte des prolongements longitudinaux manies de rabats pour recouvrir le support de connexions et former des compartiements fermés. On réalise ainsi l'isolement des connexions électriques avec le circuit magnétique, cet isolement étant obtenu sans utilisation de pièces d'isolement supplé dentaires. Selon une autre caractéristique de l'invention, le support de connexions comprend des glissières longitudinales dans lesquelles viennent s'engager des barrettes coudées formant picots sur lesquelles sont connectés les fils électriques. Les barrettes sont formées par découpage et pliage dtune tôle et comportent une partie longitudinale plate et élargie pour être engagée en force dans les glissières longitudinales des supports de connexions, et une partie à section en Y disposée verticalement pour traverser des canons à alésage conique ménagés dans les prolongements longitudinaux du fond du boîtier. On réalise ainsi des connexions très bon marché, faciles à monter, et mécaniquement résistantes, les parties verticales des barrettes étant maintenues par leur base et par les canons. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'assemblage dtun taansformateur utilisant un tel dispositif est réalisé en bobinant les enroulements dans les compartiments de la carcasse, en insérant les barrettes formant picots, en câblant les fils électri ques sur les picots, en adaptant le capot sur la carcasse, en réalisant le circuit magnétique par entôlage et, après contrôle électrique, en plongeant l'ensemble dans un bac de vernis, la face supérieure supportant les picots étant maintenue en haut de sorte que, pendant I'egouttage, le vernis puisse s'égoutter par la partie inférieure ouverte du dispositif. On évite ainsi les accumulations inutiles de vernis autour des enroulements, et le vernis lui-meme assure la solidarisation de l'ensemble. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante d'un mode de réalisa tion particulier, faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles - la figure 1 représente une vue en perspective d'un transformateur selon la présente invention, le transformateur étant inversé pour présenter sa face supérieure en-dessous ; - la figure 2 représente une vue en perspective de la carcasse de transformateur selon la présente invention ; - la figure 3 représente une vue en perspective du capot selon la présente invention destiné à s'assembler sur la carcasse - la figure 4 représente une vue de dessus de la carcasse dans la position représentée en figure 2 ;; - la figure 5 représente une vue en coupe transversale selon l'axe I-I de la figure 4 i - la figure 6 représente une vue en perspective de la carcasse dans une position non inversée, la face supérieure étant disposée en haut - la figure 7 représente une vue partielle de côté du capot de la figure 3 - la figure 8 représente une vue partielle de face du capot ; - la figure 9 représente une vue en coupe partielle du capot selon un plan transversal intermédiaire ; - la figure 10 représente une vue de dessus partielle du capot ; - la figure 11 représente une vue partielle en coupe du capot selon l'axe II-II de la figure 10 t et - la figure 12 représente une vue partielle en coupe de l'sssemblage du capot et de la carcasse selon un plan de coupe III-III des figures 4 et 10. Comme le représentent les figures 1 à 3, le dispositif d'isolement selon la présente invention comprend une carcasse 1 sur laquelle s'adepte un capot 2. La carcasse 1 comporte un tunnel longitudinal 3 pour le passage d'un noyau magnétique central, et des compartiments 4 et 5 dans lesquels sont bobinés les conducteurs électriques 6. la carcasse est limitée par deux joues extrêmes 7 et 8 définissant des pans transversaux par rapport à l'axe longitudinal du dispositif ou axe du tunnel 3. Les compartiments 4 et 5 sont séparés par une joue intermédiaire 9 sensiblement parallèle aux joues extrêmes 7 et 8 et comportant sur sa tranche 10 une rainure 1 1 mEna- gée sur trois côtes de la tranche. Sur les figures 1 à 3, on a représenté le dispositif dans une position inversée, dans laquelle la face supérieure 12 est représentée en bas. Comme le représentent les figures 2, 4, 5 et 6, les joues extrêmes 7 et 8 comportent à leur partie supérieure des balcons respectivement 13 et 14 dépassant à l'extérieur des joues, et formant supports de connexions0 les balcons 13 et 14 comprennent une plaque de base, respectivement 15 et 16, dans un plan sensiblement perpendiculaire au plan des joues et disposée dans le prolongement de la face correspondante du tunnel 3. Des rabats latéraux 17 limitent les balcons à chacune de leurs extrémités. Des glissières longitudinales 18 sont ménagées sur la surface supérieure des pla ques de base 16, permettant l'adaptation de picots 19.Les picots 19 sont réalisés à partir d'une plaque métallique par découpage et pliage, formant une première partie courte 20 disposée selon une direction sensiblement verticale, une seconde partie perpendiculaire 21, disposée selon une direction sensiblement longitudinale, et une troisième partie 22, parallèle à la première partie 20, formant patte d'embrochage. La deuxième partie 21 des picots est élargie pour être insérée en force dans les glissières 18. La troisième partie 22 est conformée selon une section en V de façon à en augmenter la rigidité mécanique. Les balcons 13 et 14 peuvent être ménagés sur toute la largeur de la carcasse, de façon à augmenter la place disponible pour la disposition des picots. Dans ce cas, les extrémités des balcons et les joues sont séparées par des encoches 23 pour permettre l'adaptation des capots. Comme le représentent les figures 7 à 11 et 3, le capot a une forme générale en U, comportant une paroi supérieure 30 et deux parois latérales 31 et 32. les parois 30, 31 et 32 comportent 33 des rabats'latéraur. Le capot s'adapte sur la carcasse 1, permettant de fermer selon trois côtés les compartiments 4 et 5 de bobinage. Les rabats 33 viennent coiffer les rebords 34 des joues extrêmes de la carcasse, comme le représente la figure 1. Les faces internes des parois du capot comprennent en outre des nervures 35, correspondant à la joue intermédiaire 9 de la carcasse pour s'insérer dans les rainures 11 de cette joue. Ainsi après insertion de la nervure 35 dans la rainure 11, on réalise une chicane allongeant le trajet entre les deux compartiments 4 et 5. La paroi supérieure 30, ou fond de Capot , comporte des prolongements longitudinaux respectivement 36 et 37, munis de rabats 38 pour s'adapter sur les balcons 13 et 14. Après assemblage de la carcasse et du capot, on réalise ainsi des compartiments fermés 39 et 40 ren- fermant une partie des picots et les connexions0 On peut également insérer dans ces compartiments des diodes ou autres composants électroniques associés au transformateur, les parois des compartiments permettant ainsi l'isolation de ces éléments par rapport au circuit magnétique du transformateur. Sur les faces intérieures des prolongements 36 et 37, on ménage des canons 41, comportant un alésage interne conique 42 débouchant sur la face externe 43 des prolongements. Lors de l'assemblage du capot sur la carcasse, les troisièmes parties 22 des picote e'en- gagent dans les canons, et débouchent vers l'extérieur des compartiments 39 et 40. Les picots sont ainsi maintenus en deux points, par leur seconde partie 21, et par leur troisième partie 22 engagée dans les canons. Cet assemblage, représenté en coupe sur la figure 12, permet la réalisation de picots rigides, de sorte que le transtorna- teur ainsi réalisé peut être adapté directement par soudage sur un circuit imprimé. Pour permettre le passage des fils entre les compartiments 4 et 5 et les compartiments de connexions 40 et 39, l'extrémité supérieure des joues extrêmes comporte des tentes 44 dans lesquelles sont insérés les conducteurs. La face externe 43 du capot comporte en outre deux nervures transversales 45 et 46, permettant d'une part de réaliser l'appui du transformateur contre le circuit imprimé, et d'autre part le passage d'un blindage magnétique refermant le circuit magnétique. le dispositif de la présente invention permet de réalise ser des transformateurs par un assemblage très rapide : on bobine les enroulements dans les compartiments de la carcasse, on insère les barrettes formant picots dans les glissières 18 correspondantes, et on câble les fils électriques sur les picots par exemple par soudage ; on adapte le capot sur la carcasse comme le représente la figure 1, la face inférieure de l'ensemble étant ouverte. On adapte le circuit magnétique par entôlage, le circuit étant formé d'un noyau central disposé dans le tunnel 3 et de deux noyaux latéraux encerclant les parois latérales 31 et 32. On peut dès cet instant contre ler l'isolation électrique des enroulements.On plonge ensuite l'en- semble dans un bac de vernis, la face supérieure étant maintenue en haut, et on retire l'ensemble du vernis pour permettre l'égouttage du vernis par la face inférieure ouverte. Le vernis assure le collage et l'assemblage des éléments. Pour assurer une bonne isolation électrique entre les compartiments 4 et 5 au niveau de la face inférieure ouverte, les Joues extrêmes et intermédiaires de la carcasse comportent une portion inférieure allongée pour déborder largement des bobinages et assurer l'isolement dans l'air par allongement du trajet. Pour certaines applications, on pourra préférer réaliser un couvercle s'adaptant sur la partie ouverte inférieure du transformateur, évitant l'allongement des joues extrêmes. Ainsi, on réalise un transformateur ayant un volume légèrement réduit par rapport au mode de réalisation précédent. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elie en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-apres. RENDICATIONS 1 - Dispositif pour la réalisation de bobinages électriques isolés, caractérisé en ce qu'il comprend une carcasse (1) de bobinage en matière isolante, limitée par deux joues extrêmes (7, 8) et comportant des compartiments de bobinage (4, 5) juxtaposés, deux compartiments successifs étant séparés par une joue intermédiaire (9) isolante, et en ce qu'il comprend un capot (2) en matière isolante stemboStant sur la carcasse pour fermer les compartiments de bobinage (4, 5) sur trois côtés le capot comprenant des rabats latéraux (33) pour coiffer les rebords (34) des joues extr6aes de la carcasse, et des nervures intermédiaires (35) pour coopérer avec les joues intermédiaires (9) correspondantes de la carcasse pour séparer les compar- timents successifs (4, 5), llul au moins des éléments correspondants, joue ou nervures comportant sur Sa tranche (10) une rainure (11) sur au moins trois cotés dans laquelle vient s'insérer l'autre élément. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rainures sont ménagées sur les joues intermédiaires de la carcasse pour recevoir les nervures du capot. 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les joues extrêmes de la carcasse comportent, sur la partie supérieure de leur face externe, un balcon (13, 14) formant support de connexions, des fentes (44) étant ménagées sur les joues pour le passage de fils électriques, le fond du capot (30) comportant des prolongements longitudinaux (36, 37) munis de rabats (38) pour recouvrir le support de connexions et iormer des compartiments fermés (39, 40). 4 - Dispositif selon la revendication 32 caractérisé en ce que le support de connexions comprend des glissières (18) longitudinales dans lesquelles viennent s'engager des barrettes (19) coudées formant picots sur lesquelles sont connectés des fils électri quels. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les barrettes sont formées par découpage et pliage dlune tôle et comportent une partie longitudinale plate et élargie (21) pour être engagée en force dans les glissières longitudinales (18) des supports de connexions, et une partie (22) à section en V disposée verticalement pour traverser des canons (41) à alésage conique (42) ménagés dans les prolongements longitudinaux (36, 37) du fond du capot. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les joues extrêmes et intermédiaires de la carcasse comportent une portion inférieure allongée pour déborder largement dee bobinages et assurer leur isolement dans l'airs 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un couvercle isolant pour fermer la face inférieure de la carcasse. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que le capot comporte deux nervures extérieures transversales (45, 46) pour l'adaptation d'un blindage magnétique et le maintien du bobinage sur un circuit imprimé. 9 - Transformateur électrique, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, le circuit magnétique étant disposé autour des flancs latéraux (31, 32) des bobinages. 10 - Procédé d'assemblage d'un transformateur selon la revendication 9, caractérisé en ce outil comprend les étapes suivantes - bobinage des enroulements dans les compartiments de la carcasse - insertion des barrettes formant picots ; - câblage des fils électriques sur les picots - pose du capot sur la carcasse - entôlage - contrôle électrique - plongée de l'ensemble dans un bac de vernis, la face supérieure étant maintenue en haut ; et - retrait et égouttage du vernis par la face inférieure ouverte.