Brevet FR2551260A1 — publié le 19850301

La présente invention a trait a l'électrotechnique et a notamment pour objet un autotransformateur pour la régulation d'une tension sans rupture de circuit électrique. On sait que l'autotransformateur le plus simple comporte un circuit ou noyau magnétique annulaire muni d'un enroulement. Sur la surface de l'enroulement est réalisée une piste de contact suivant laquelle se déplace un élé- ment de contact mobile. Pour qu'on puisse opérer une régulation douce de la tension électrique dans une large plage comprise entre zéro et une valeur maximale, la piste de contact est ména- gée sur une partie de l'enroulement constituée d'une seule couche de spires. La partie de 17enroulement qui est formée par une seule couche de spires est normalement la partie la plus rapprochée de la périphérie du circuit magnétique. Ceci s'explique par le fait que la surface extérieure du circuit magnétique annulaire est plus grande que sa surface intérieure. I1 s'ensuit que si les spires d'enroulement les plus proches de la surface périphérique du circuit magnétique annulaire sont disposées en une seule couche, celles qui sont les plus proches de son centre s'entrecroisent et sont disposees en plusieurs couches. Dans ces conditions, pour obtenir un nombre maximal de spires disposées en une seule couche, il est nécessaire d'augmenter le diamètre extérieur du circuit magnétique, ce qui accroit la quantité de matériaux constituant l'autotransformateur et en particulier la quantité d'acier électrotechnique, tandis que la consommation de fil pour l'enroulement n'augmente que dans une proportion relativement plus faible. Par exemple, dans un autotransformateur 2 A/220V, le rapport de la masse de l'acier électrotechnique à celle du fil d'enroulement est de 15:1, La faible masse du fil d'enroulement, par conséquent le petit nombre de spires formant l'enroulement, et la masse relativement importante d'acier, sont à l'origine d'une tension élevée entre les spires voisines de la piste de contact, d'où un échauffement local élevé. Plus l'intensité est grandie, plus les pertes à l'endroit de la prise de courant sont importantes et plus courte est la durée de vie de l'autotransformateur. On sait aussi que pour obtenir une piste de contact à surface unie, c'est-à-dire sans entrecroisements aes spires d'enroulement, on la dispose sur une saillie annulaire divisant radialement les spires d'enroulement en deux parties dont l'une comporte les spires formant une seule couche, et l'autre, les spires réunies en plusieurs couches. On connaît par exemple un autotransformateur (voir le certificat d'auteur URSS N 725098) dont le circuit magnétique présente une saillie annulaire ménagée sur l'une de ses faces. Le matériau de la saillie en question est le même que celui constituant le circuit magnétique et forme avec celui-ci une seule pièce. Bien qu'un tel autotransformateur soit de construction relativement simple, c'est-à-dire qu'elle ne comporte pas sur sa face de plaques d'appui ni de rondelles, son- utilisation est difficile pour les raisons indiquées ci-dessus, à savoir : la masse relativement grande d'acier électrotechnique et la fiabilité insuffisante. On connaît aussi un autre autotransformateur, conforme au brevet d'invention USA N 3160842. Cet autotransformateur comporte un circuit magnétique annulaire présentant une piste de contact arquée et un élément annulaire faisant saillie sur la surface du circuit magnétique et disposé au-dessous de ladite piste de contact. Un élément de contact mobile coopere avec ladite piste et peut se déplacer sur la surface de celle-ci. L'élément annulaire est disposé au voisinage d'une des faces du circuit magnétique et réalisé en un autre matériau, par exemple en diélectrique. Le fait que ledit elément annulaire soit constitué d'un matériau diélectrique réduit quelque peu la consommation d'acier électrotechnique nécessaire à la fabrication de l'autotransformateur. Toutefois, ceci est insuffisant, et les complications précitées, liées à la grande consommation d'acier et à l'échauffement considérable, se retrouvent dans cet autotransformateur. Autrement dit, toute augmentation du nombre de spires d'enroulement formant une seule couche entraîne inévitablement une augmentation du diamètre extérieur du circuit magnétique annulaire. L'invention vise donc un autotransformateur qui se caractériserait, vis-à-vis de l'art antérieur, par une plus faible quantité de métal dans le circuit magnétique et par de meilleures conditions de refroidissement, ces avantages étant dus à une nouvelle disposition des éléments de l'enroulement par rapport au circuit magnétique. Le problème ainsi posé est résolu du fait que l'autotransformateur du type comportant un circuit magnétique annulaire muni d'un enroulement présentant une piste de contact arquée, un élément annulaire disposé de manière à former une saillie par rapport à la surface du circuit magnétique, ce-tte saillie étant disposée au-dessous de la piste de contact, ainsi qu'un élément de contact mobile pouvant se déplacer sur ladite piste, est caractérisé, selon l'invention, en ce que la saillie formée par l'élément annulaire et la piste de contact arquée sont disposées au-delà de la périphérie du circuit magnétique. Ce mode de réalisation de l'autotransformateur permet d'augmenter le diamètre et, par conséquent, la longueur de la piste de contact sans augmenter le diamètre extérieur du corps du circuit magnétiquea On peut ainsi enrouler un plus grand nombre de spires sur le circuit magnétique, d'où la possibilité de réduire l'intensité entre,spires et de diminuer l'échauffement à l'endroit de la prise de courant. Il est évident que le fait de ne pas être obligé d'augmenter le diamètre extérieur du circuit magnétique permet de diminuer la consommation d'acier électrotechnique ainsi que la quantité de matériau nécessaire à la fabrication de l'autotransformateur. Il est rationnel de disposer l'élément annulaire au voisinage d'une des faces du circuit magnétique et de manière qu'il dépasse en console la périphérie de celui-ci. Ce mode de réalisation de l'autotransformateur permet d'obtenir un refroidissement efficace de l'enroulement et de réduire la consommation de métal pour la fabrication de l'autotransformateur, sans modifier sensiblement la forme de l'élément de contact mobile, de même que sa disposition par rapport au circuit magnétique. Il peut être avantageux de disposer l'élément annulaire de manière que celui-ci et la piste de contact annulaire embrassent concentriquement le circuit magnétique et soient disposés sensiblement au milieu de sa surface latérale. Ceci permet d'améliorer les conditions de refroidisse- ment de l'enroulement du fait que celui-ci est appliqué sur l'élément annulaire en formant deux espaces d'air entre la surface périphérique du circuit magnétique et l'élément annulaire mentionné. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins anne xés dans lesquels: - la figure 1 représente un autotransformateur selon l'invention, en coupe partielle pour une meilleure compréhension de l'invention; - la figure 2 représente l'antotransformateur de la figure 1 vu de dessus et avec arrachement de sa partie inférieure; - la figure 3 représente un autotransformateur conforme à un autre mode de réalisation de l'invention. L'autotransformateur pour la régulation de la tension, tel que représenté sur la figure 1, comporte un circuit magnétique 1 de forme annulaire ou torique , réalisé par enroulement d'une bande d'acier électrotechnique. Un élément annulaire 2 est adjacent au circuit magnétique 1 de manière à former une saillie 3 par rapport à la surface de celui-ci. Un enroulement 4-est disposé sur le circuit magnétique 1 en sorte que ses spires forment une seule couche 5 sur la saillie 3. Une piste de contact 6 est réalisée sur la partie de l'enroulement 4 qui est appliquée sur la saillie 3 (figure 2). La piste de contact 6 est réalisée par une technique (par exemple,par rectification3 permettant de dénuder les fils formant l'enroulement 4. La surface intérieure du circuit magnétique est recouverte de plusieurs couches de spires formant l'enroulement 4. Le nombre de couches est fonction du rapport entre les diamètres extérieur et intérieur du circuit magnétique annulaire 1. La diminution de ce rapport conduit à une diminution du nombre de couches formées par les spires d'enroulement sur la surface intérieure du circuit magnétique. Un élément de contact mobile en forme de roulette ou galet 7 coopère avec la piste de contact arquée. La roulette 7 est montée sur un doigt d'entrainement 8 pivotant autour d'un axe 9 situé au centre géométrique de la piste de contact arquée 6. L'axe 9 se termine par un bouton 10. Selon l'invention, la saillie 3 formée par l'élément annulaire 2 est disposée au-delà de la périphérie du circuit magnétique 1. Il en résulte que la piste de contact arquée 6 est disposée elle aussi au-delà de la périphérie dudit circuit magnétique 1. L'élément annulaire 2 (figure 1) peut être réalisé creux ou avec des fenetres 11 (figure 3). Il est avantageux que l'élément annulaire 2 soit fabriqué en diélectrique. Suivant un premier mode de réalisation, l'élément annulaire 2 (figure 1) est disposé au voisinage d'une des faces du cricuit magnétique 1 de manière à dépasser en porte en faux ou en console la surface périphérique de celui-ci. Il en résulte un espace d'air 12 entre la saillie 3 et la surface du circuit magnétique. Cet espace d'air 12 permet d'améliorer les conditions de refroidissement dudit enroulement, notamment de sa partie comportant la piste de contact 6. L'autotransformateur, objet de l'invention, fonctionne de la manière suivante. Quand on tourne le bouton 10 (figure 2) dans le sens horaire ou antihoraire, la roulette 7 formant contact mobile se déplace suivant la piste de contact 6. Ceci entraîne une augmentation ou bien à une diminution du nombre de spires d'enroulement insérées dans le circuit électrique de la charge (non représentée). En d'autres termes, il se produit une régulation de la tension électrique dans une plage comprise entre zéro et une valeur maximale, ou vice versa. En conformite avec le deuxième mode de réalisation, l'élément annulaire 2 embrasse d'une façon concentrique la surface extérieure du circuit magnétique 1 en étant disposé sensiblement au milieu de la surface latérale de celui-ci. En conséquence, la piste de contact 6 embrasse elle aussi le circuit magnétique 1 d'une manière analogue, en d'autres termes elle se trouve disposée audelà de la périphérie dudit circuit magnétique 1. L'autotransformateur conforme à ce dernier mode de réalisation fonctionne d'une manière analogue à celle decrite pour le premier cas. REVENDICATIONS 1. Autotransformateur, du type comportant un circuit magnétique annulaire (1) muni d'un enroulement (4) sur lequel est ménagé une piste de contact (6) s'étendant en arc de cercle, un élément annulaire (2) disposé de manière à former une saillie (3) par rapport à la surface du circuit magnétique (1), cette saillie étant disposée au-dessous de la piste de. contact (6) de l'enroulement (4), ainsi qu'un élément de contact mobile (7) pouvant se déplacer sur ladite piste de contact, caractérisé en ce que la saillie (3) formée par l'élément annulaire (2) et la piste de contact (6) de l'enroulement (4) sont disposées au-del de la périphérie du circuit magnétique (1). 2. Autotransformateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément annulaire (2) est disposé au voisinage de l'une des faces du circuit magnétique (1) et en porte-à-faux par rapport à la périphérie de celui-ci. 3. Autotransformateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément annulaire (2) et la piste de contact (6) embrassent concentriquement le circuit magnétique (1) en étant disposés sensiblement au milieu de sa surface latérale.