Brevet FR2566170A1 — publié le 19851220

TRANSFORMATEUR Les transformateurs actuels sont constitués par bobinage de fils de cuivre ou d'aluminium ou de ruban de ces métaux, autour de noyaux feuilletés de matière magnétiquement perméable. Une telle disposition rend difficile la fabrication par robot. Le transformateur selon l'invention est constitué de façon à ce que sa fabrication soit aisément robotisable. Le principe de la présente invention consiste à utiliser des blocs de matière isolante perforés de canaux dans lesquels on injecte un métal à l'état liquide. Après refroidissement, le métal solidifié forme la partie conductrice du transformateur. Le métal le plus intéressant est le sodium, qui se caractérise par un prix bas, une bonne conductivité électrique et thermique, et un point de fusion inférieur à i00 degrés. Dès 100 degrés, sa fluidité permet de l'injecter aisément. De ce fait, les blocs de matière isolante peuvent être réalisés en matière plastique. Le sodium peut être remplacé par un alliage sodium-potassium. Le point de fusion est abaissé, ce qui permet d'utiliser une matière plastique moins noble mais la résistivité électrique se trouve accrue. Le bloc isolant est constitué par des empilements de galettes de matière isolante parcourues de rainures et percées de trous. Ces galettes ont une forme telle qu'elles sont aisées à réaliser par moulage. Elles sont enduites de colle, puis empilées. Les rainures se transforment alors en canaux. Les blocs ainsi formés sont préchauffés, puis du sodium est injecté à l'état liquide dans les canaux. Après refroidissement et solidification, le sodium forme les bobinages conducteurs. Le noyau magnétique peut être formé suivant plusieurs techniques, dont la plus opportune est le bobinage d'une bande de métal à l'intérieur du bloc isolant, selon une technique connue des hommes de l'art pour constituer des transformateurs à noyau torique. Un exemple de réalisation suivant ces principes est indiqué ci-après. La figure l représente la vue en plan et la figure 2 la vue en coupe d'une galette dont la rainure remplie de sodium forme le secondaire basse tension. Les parties notées l sur les figures l et 2 sont en matière isolante. Les parties 2 sur ces mêmes figures sont destinées à être remplies de sodium. Ce bloc affecte la forme d'une partie d'un tore d'axe 3 sur la figure 2 ; cette partie est limitée par deux plans qui passent par l'axe 3. De la sorte, l'empilement de galettes de cette forme reconstitue un tore montré sur la figure 4 en vue de dessus. Les sillons sont d'une largeur plus grande du côté de la galette située vers l'axe du tore que du côté opposé, afin que leur section soit constante. La coupe AA' représentée figure 2, met en évidence le fait que la section de métal offerte au passage du courant ne peut être constante que si la largeur des sillons varie de façon inversement proportionnelle à leur distance à l'axe du tore. Les crêtes de matière isolante qui séparent les sillons varient de la même maniere*(Fig. 6 En effet, quand le secondaire du transformateur est mis en court-circuit, des efforts électrodynamiques sont engendrés dans les bobinages. Ces effort ne peuvent être encaissés par le sodium, métal mou.Ils doivent être donc encaissés par les crêtes de matière isolante qui séparent les rainures remplies desodium. Pour que la contrainte d'écrasement ou d'allongement dans la matière de ces crêtes reste au voisinage de l'optimum, c'est-a-dire du maximum acceptable, il faut que la largeur de ces crêtes varie selon leur distance au centre du tore. Le sens d'enroulement des sillons est différent sur la galette de la figure 1 et sur celle de la figure 3. Cette disposition permet de raccoder de manière très simple les conducteurs des diverses galettes : la galettes de la figure 1 est perforée de part en part par les trous 3, et celle de la figure 3 par les trous 3. La position de ces trous est telle qu'elle fait communiquer les sillons des galettes successives, et grâce au changement du sens d'enroulement des sillons d'une galette à la suivante, le courant tourne toujours dans le même sens autour du noyau magnétique tantôt en se rapprochant du noyau, tantôt en s'en éloignant. Le primaire est formé de galettes plus minces. Une de ces galettes est montrée en vue de dessus sur la figure 5, et en coupe sur la figure 6. La matière isolante est en 1, et la rainure destinée à être remplie de sodium en 2. Il existe comme pour le secondaire, deux sortes de galettes, qui se différencient par le fait quels rainure s'enroule en sens opposé sur lune et sur l'autre, et par le fait que le trou 3 est placé à l'une ou l'autre extrémité de la rainure selon le sens de l'enroulement. Les galettes du secondaire portent de surcroît des perforations notées 5 sur les figures 1 et 3. Ces perforations contiennent du sodium qui conduit le courant primaire, de même que les galettes primaires portent des perforations notées 5 sur la figure 5, qui conti-ennent du sodium destiné à conduire le courant secondaire. La figure 4 montre la manière de mettre en place le noyau-magnétique : l'empilement de l'ensemble des galettes ne forment pas un tore complet. Il manque une partie en 1. Cet ensemble est placé dans un berceau constitué de façon à ce que l'axe du tore soit horizontal. C'est par l'interval 1 que le noyau est introduit dans le canal formé par la succession des trous 4 des figures 1, 2, 3, 5, et 6. Une bande 6 de matière magnétiquement perméable est poussée par les deux rouleaux 2 et 3 tournant en sens inverse. Lorsqu'elle a fait un tour, elle repasse entre les deux rouleaux 2 et 3. Le rouleau 3 a un axe fixe dans l'espace, alors que le rouleau 2 est porté par un dispositif qui le presse contre le rouleau 3, en lui permettant de s'écarter au fur et à mesure de l'accumulation des spires de la bande magnétiquement perméable. La partie 4 constitue le primaire haute tension, et la partie 5, le secondaire basse tension. Des bandes de largeurs différentes sont utilisées successivement, de façon à ce que la coupe du noyau se rapproche d'un cercle, selon une disposition connue des hommes de l'art. Un tel noyau est montré en coupe, en 6, figure 1. Une autre manière de constituer le noyau magnétique consiste à enfiler les plaques isolantes sur un élément, de préférence métallique, qui a la forme d'une partie de tore. Sa coupe est montrée sur la figure 7 ; elle est notée 6. Sur la figure 8, en vue de dessus, elle forme un tore interrompu noté 6 ; il lui manque la partie 1. Les rouleaux 2 et 3 font tourner cette pièce 6. Elle est remplie soit par des bandes comme précédemment, soit par un fil, noté 7 sur la figure 8. Dans ce dernier cas, les pertes par courant de Foucault sont notablement réduites par rapport à ce qui se passe quand le noyau est formé de bandes. Les galettes primaires et secondaires sont mises par groupes alternés, tantôt un groupe de galettes primaires, tantôt un groupe de galettes secondaires. Chaque fois que l'on passe d'un groupe primaire à un groupe secondaire, on a une interface qui couple les bobinages. Le nombres d'interfaces de cette sorte détermine le coefficient de couplage des bobinages, et par conséquent le courant de court-circuit. Ce dernier est adapté à la demande en jouant sur le nombre des interfaces. Les galettes qui se situent en bordure de l'interval 1 de la figure 4 comportent des tubes de cuivre moulés dans la matière isolante selon figure 7. Le sodium est injecté par ces tubes 1, qui sont ensuite fermés par des bouchons vissés 2. Ces tubes servent de connexions d'entrée et de sortie du courant. REVENDICATIONS 1 - Transformateur, caractérisé en ce qu'il est formé d'un empilement de galettes isolantes collées entre elles, comportant une ou des rainures spiralées autour d'un trou central. L'empilement transforme chaque rainure en canal, en fermant la rainure d'une galette par le dos de la galette suivante. Les trous centraux s'empilent pour former un canal destiné à recevoir le noyau magnétique. 2 - Transformateur selon revendication 1, caractérisé en ce que deux galettes successives portent des rainures enroulées ensens inverse, et une perforation qui se situe à l'extrémité extérieure de la rainure pour un sens d'enroulement, à l'extrémité intérieure pour l'autre sens. 3 - Transformateur selon revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les galettes appartiennent à deux familles, l'une comportant une rainure à un grand nombre de spires de faible section, l'autre une rainure à un nombre de spires plus réduits de plus forte section. Les rainures transformées en canaux après préchauffage du bloc sont injectées par un métal bon conducteur, tel que le sodium. Le sodium de la première famille forme le bobinage primaire, celui de la seconde famille, le bobinage secondaire. 4 - Transformateur selon revendication 1 à 3, caractérisé en ce que chaque galette comporte une perforation disposée sur les galettes primaires, å l'endroit qui convient pour se raccorder aux spirales secondaires, et sur les galettes secondaires à l'endroit qui convient pour se raccorder aux spirales primaires. 5 - Transformateur selon au moins revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les galettes ont des faces planes orientées selon des plans secants de fa çon à ce que l'empilement des galettes affecte la forme d'un tore. Ce tore est laissé incomplet, de façon à ce que la partie manquante lui donne la forme d'un C. Par l'ouverture de ce C, une bande de matière magnétiquement perméable est engagée et enroulée dans le canal formé par l'empilement des trous centraux des galettes. Cet enroulement est fait selon les techniques connues des hommes de l'art qui fabriquent des transformateurs à noyau torique. 6 - Transformateur selon revendications 1, 2, 3, 5 et/ou 4 caractérisé en ce que le canal destiné à contenir le noyau central contient un anneau brisé dont la section à la forme d'un C. La rotation de cet anneau à l'intérieur du bloc isolant permet de former-le noyau magnétique par enroulement d'une bande ou d'un fil de matière magnétiquement perméable.