Brevet FR2545261A1 — publié le 19841102

DISPOSITIF POUR LE REFROIDISSEMENT DES BOBINES ELECTROMAGNETIQUES L'invention concerne un dispositif pour le refroidissement des bobines électromagnétiques, se composant d'un corps de bobine ayant, disposé autour de lui, un bobinage électrique conducteur sur la surface extErieu- re duquel est disposé au moins un conducteur de chaleur relié à un dissipateur de chaleur. Dans les bobines électromagnétiques, la circulation d'un courant électrique provoque une chaleur qui doit en être évacuée pour éviter un chauffage excessif du bobinage. Quand les bobines électromagnétiques fonctionnent dans des conditions normales d'environnement, la chaleur produite est dissipée, entre autre moyens en entourant les bobines par un fluide diélectrique qui entraîne la chaleur et la conduit à une installation de refroidissement disposée en aval. Une application de ce genre est par exemple connue dans la technique des grands transformateurs. Pour les petites bobines électromagnétiques telles qu'on les incorpore et qu'on les connaît dans des ensembles fonctionnant sous vide, par exemple dans l'est pace, des bandes ou des fils, par exemple de cuivre, sont collés, pour évacuer la chaleur, sur la surface extérieure de l'enroulement conducteur électrique et leurs extrémités sont reliées à un dissipateur de chaleur. Des conducteurs de chaleur de ce genre, disposés à la surface des bobines présentent l'inconvénient que la chaleur produite dans la bobine électromagnétique n'est évacuée qu'a partir de la surface. Cela signifie que la chaleur produite dans les différentes nappes du bobinage doit d'abord se propager aux nappes voisines. La chaleur n'est alors pas évacuée, là où elle prend naissance, mais seulement après avoir éventuellement traversé plusieurs nappes de bobinage à un conducteur de chaleur disposé à la surface extérieure de la bobine électromagnétique. L'évacuation de chaleur ainsi obtenue se fait de l'intérieur vers l'extérieur et par suite, les couches intorieures du bobinage ne peuvent évacuer la chaleur qu'en quantité insuffisante et pas assez rapidement. Il en résulte une forte montée de la température des nappes intérieures du bobinage. Le but de l'invention est de créer un dispositif avec lequel la chaleur produite dans une bobine électromagnétique est évacuée îa où elle prend naissance sur les différentes nappes de l'enroulement conducteur électrique et dans lequel on obtient un refroidissement optimal dans chaque nappe d'enroulement et par consé quent régulier dans toute la bobine électromagnétique. Ce but est atteint par le fait que le ou les conducteurs de chaleurs sont disposés entre les différentes nappes du bobinage et présentent un contact de bonne conductibilité thermique sur les différentes nappes et que le ou les conducteurs de chaleur sont reliés a au moins un dissipateur de chaleur disposé à l'extérieur du bobinage. L'avantage de l'invention réside dans le fait que grâce à la disposition d'un ou, en particulier, plusieurs conducteurs de chaleur entre les différentes nappes du bobinage électrique conducteur, la chaleur, qui y est produite lors du fonctionnement est évacuée vers l'extérieur là où elle est produite vers un ou plusieurs dissipateurs de chaleur. Ainsi une accumulation de chaleur à l'intérieur du bobinage est évitée et un refroidissement optimal de toute la bobine électromagnétique est obtenu. Le refroidissement optimal ainsi assuré des bobines électromagnétiques permet leur utilisation dans des conditions de vide et en particulier pour le fonctionnement dans des plages de températures cryogéniques. Le dispositif n'est pas limité par la taille des bobines électromagnétiques ; il peut être adapté en fonction des dimensions. Le dispositif est en principe applicable aussi aux circuits magnétiques. On va décrire ci-dessous, un exemple d'exécution en se référant au dessin annexé dans lequel: La figure 1 est une coupe au travers d'une bobine électromagnétique munie de conducteurs de chaleur, la figure 2 représente la bobine suivant la figure 1 vue de dessus, la figure 3 montre la disposition de conducteurs de chaleur sur un enroulement de bobine selon les figures 1 et 2 en vue de coté. On voit sur la figure 1 une coupe au travers d'une bobine électromagnétique. Sur son corps de bobine 2 sont disposées plusieurs nappes 3 d'un bobinage 4. Entre les différentes nappes 3, des conducteurs de chaleur 6 sont disposés parallèlement à l'axe 5 du corps de la bobine, leurs extrémités 7 sortant de la bobine électro- magnétique étant reliées à un dissipateur de chaleur 8. Les conducteur de chaleur 6 sont constitués d'un matériau boh conducteur de la chaleur, par exemple des fils de cuivre, d'argent ou de métaux appropriés et ils sont bien isolés électriquement des nappes 3 du bobinage 4. La figure 2 montre en vue de dessus selon la figure 1 la disposition des conducteurs de chaleur 6 entre les différentes nappes 3 du bobinage 4 enroulé autour du corps de bobine 2. Les conducteurs de chaleur 6 y sont rassemblés par groupes et ils sont répartis sur le pourtour des différentes nappes 3. Les extrémités 7 des conducteurs de chaleur 6 sortant de la bobine électromagnétique sont torsadées ensemble en faisceaux selon les groupes correspondants et chaque faisceau de conducteurs de chaleur 9 est relié aux dissipateurs de chaleur d'une façon bonne conductrice de la chaleur. La figure 3 montre en vue de côté la disposition des conducteurs de chaleur 6 sur une des nappes 3 du bobinage 4 représentées sur les figures l et 2. Les différents conducteurs de chaleur 6 faiblement écartés les uns des autres sur une nappe 3 sont alignés parallèlement les uns aux autres et par rapport à l'axe 5 du corps de bobine 2. Les extrémités 7,9 du groupe de conducteurs de chaleur 6 sortant du bobinage 4 et du corps de bobine 2 sont, comme on le voit sur la figure 2 et, en plus, comme décrit, torsadés ensemble et réunis a un dissipateur de chaleur 8. Grâce à la répartition régulière des groupes sur le pourtour des différentes nappes 3 et à la réalisation aplatie dans le bobinage 4, on obtient que ce dernier, après l'enroulement du fil de bobine ne présente aucune déformation notable. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le refroidissement des bobines électromagnétiques, se composant d'un corps de bobine ayant, disposé autour de lui, un bobinage électriquement conducteur, sur la surface extérieure duquel est disposé au moins un conducteur de chaleur relié à un dissipateur de chaleur, caractérisé par le fait que le ou les conducteurs de chaleur (6) sont disposés entre les différentes nappes (3) du bobinage (4) et présentent un contact de bonne conductibilité thermique sur les différentes nappes (3) et que le ou les conducteurs de chaleur (6) sont reliés à au moins un dissipateur de chaleur (8) disposé à l'extérieur du bobinage 4. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le ou les conducteurs de chaleurs (6) sont constitués d'un matériau bon conducteur de la chaleur. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le ou les conducteurs de chaleur (6) sont constitués par des fils individuels (par exemple du fil de Cu, Ag, AgCu). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le ou les conducteurs de chaleur (6) ont une forme aplatie aux endroits de transfert de chaleur à l'intérieur du bobinage (4). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 a 4, caractérisé par le fait que le ou les conducteurs de chaleur (6) sont disposés à l'intérieur des nappes (3) du bobinage (4) parallèlement à l'axe (5) du corps de bobine (2). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les diffé- rents conducteurs de chaleur (6) sont torsadés les uns avec les autres à l'extérieur du corps de bobine (2) et qu'ils sont ainsi reliés au dissipateur de chaleur (8). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 6, caractérisé par le fait que le ou les conducteurs de chaleur (5) sont des tubes de chaleur. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 7, caractérisé par le fait que les conducteurs individuels de chaleur (6), a l'intérieur des nappes (3) du bobinage (4) sont rassemblés par groupes. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les conducteurs de chaleur (6) séparés ou en groupes sont répartis sur le pourtour des différentes nappes du bobinage (4). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le ou les conducteurs de chaleur (6) sont isolés électriquement des nappes (3) du bobinage (4).