Brevet FR2650913A1 — publié le 19910215

"Coupe-circuits électromagnétiques de grande puissance sous forme d'une bobine à cassette" L'invention concerne l'enroulement excita- teur d'aimants de commutation pour coupe-circuits électromagnétiques de grande puissance sous forme d'u- ne bobine à cassette, à circuit monomaille constitué de deux bobines partielles de même construction, dis- posées côte à côte et reliées, et possède au moins deux rails de connexion. On réalise le circuit de tels aimants de commutation en mode monomaille de préférence pour des raisons fonctionnelles avec deux entrefers de travail disposées symétriquement. Pour l'excitation de champ nécessaire on prévoit en général deux demi-bobines. Ainsi on obtient une construction relativement compac- te de l'aimant de commutation tout en étant obligé de réaliser une distance isolée plus ou moins grande pour l'écartement le plus réduit formé dans l'espace inter- polaire entre les deux enroulements'suivant l'impor- tance de la plus grande contrainte de tension. On décrit une réalisation avantageuse de circuit monomaille dans le document WP H 01 H/322 980 avec un tel noyau magnétique plat, et un induit magné- tique à pattes polaires estampées. On place le bobina- ge d'excitation en une fois dans l'espace de champ de travail. On peut le réaliser sous forme de bobine à cassette et il doit présenter une résistance mécanique suffisante pour l'usage demandé, et surtout des surfa- ces actives particulières. En coopération avec les surfaces actives correspondantes de la cassette pro- prement dite on réalise d'abord une position définie du bobinage inducteur par rapport aux pièces magnéti- ques et on facilite en outre l'échange de la bobine à cassette. Les systèmes magnétiques connus avec circuit monomaille sont constitués d'un noyau magnétique à pattes polaires estampées et d'un induit analogue ou plat. En démarcation vis-à-vis de la bobine à casset- te, le bobinage inducteur de ce système est appelé bo- bine double. Elle comprend à l'état non excité au moins les pattes polaires du noyau magnétique et est constituée de deux bobines individuelles assemblées mécaniquement ou en force. Avec cette dernière pro- priété on a une caractéristique commune avec la bobine à cassette définie au début. Ainsi, selon le document DE-OS 2 360 402 on a prévu sur chaque bride de corps de-bride des ouver- tures ou des encoches en correspondance qui se pénè- trent en forme de charnière et s'encliquètent. Dans la deuxième bride de chaque corps de bobine on a prévu des moyens d'accrochage différents. On peut bobiner chaque bobine séparément ou en continu. Pour des bobinages séparés et de même sens, la différence de potentiel dans l'espace interpolaire est pratiquement nulle entre les bobinages situés l'un à côté de l'autre en position de service-.grâce à la liaison électrique interne et à l'agencement adapté des deux bobines individuelles par exemple dans le'cas du montage en série. Dans le montage en parallèle, les autres conditions restant identiques, toute la tension de service (tension d'excitation) serait efficace en tant que différence de potentiel entre les bobines. En cas de bobinage continu il faut monter deux corps de bobine en sens inverse sur la bobineuse, de façon à ce qu'en position de service les brides côte à côte se touchent frontalement en position de bobinage. Le fil sortant de la première bobine est conduit par dessus la bride et forme le fil de bobina- ge de la deuxième bobine. Ainsi élimine-t-on la réali- sation d'une connexion électrique interne, mais le montage des bobines individuel est imposé dès le début au montage en série. Dans l'espace interpolaire on a alors la moitié de la tension de service en tant que différence de potentiel entre les bobines. Dans l'établissement de l'espace interpolai- re il faut tenir compte d'une distance d'isolement correspondante. Cela conduit notamment pour les coupe- circuits de grande puissance à des dimensions impor- tantes d'aimant, parce que dans de tels appareils des tensions d'excitation jusqu'à 1000 V sont habituelles. - En outre il faut que le fil de bobinage qui passe par- dessus la bride doit être fixé au plus tard lors du retournement du corps de bobine de la position de bo- binage à la position de service. Ces limitations concernent aussi l'autre proposition selon le-document DEOS 23 60 411, o les deux corps de chaque bobine sont raccordés en charniè- re dès le début par une partie fragilisée de manière appropriée sur chaque bride. Le document DE-OS 29 16 864 présente une au- tre possibilité de réaliser une double bobine. Après le bobinage, on relie les corps individuels des deux bobines au niveau des brides qui se superposent par soudure aux ultra-sons ou collage. Chacun des bords de bride se faisant face possède un rebord et un évide- ment présent opposés en diagonale. On ne donne pas d'autres renseignements sur la structure de bride. La liaison électrique ente les bobines est visiblement conçue monobloc en tant que branchement en série, car l'une des positions de recouvrement doit servir à re- lier les deux extrémités de bobinage. L'exécution des bobines doubles connues pour les aimants de commutation montre qu'on n'a pas utili- sé jusqu'ici les possibilités avantageuses fonction- nellement et en technique de bobinage de branchement en parallèle ou en série avec simultanément espace in- terpolaire exempt de gradient de tension. Naturelle- ment on connaît une inversion de polarité ultérieure d'un enroulement excitateur d'induction double de pa- rallèle en série afin de s'adapter à deux tensions d'induction en rapport 1:2. Ainsi selon les données de la notice OKYM 10 DE 84-06 de la Société Stroemberg, on connaît des dis- joncteurs pour 1000 V qui présentent un aimant de cou- pure en E avec une bobine d'induction placée au-dessus du pôle central. L'enroulement excitateur de son côté est constitué de deux enroulements partiels concentriques qu'on peut faire fonctionner à volonté en parallèle ou en série par l'intermédiaire d'un tableau de commandé à quatre pôles accessibles de l'extérieur. Si on part d'abord de la supposition reposant sur la technologie d'enroulement que les deux enroulements partiels sont enroulés dans le même sens, en montage en parallèle, toute la tension de service représente la contrainte de tension entre la position externe d'enroulement partiel interne et la position interne de l'enroule- ment partiel externe. Lors de l'enroulement en sens contraire d'une bobine partielle, cette différence de tension disparait dans le montage en parallèle. Pour cela, la contrainte de tension à cet endroit est la moitié de la tension de service dans le montage en sé- rie. Comme cette valeur correspond à la tension de service du montage en parallèle, il faut donc tenir compte, dans chaque cas, d'une dépense d'isolement re- lativement élevée qui conduit ici à une exécution d'appareillage plus importante. Le but de l'invention est de réaliser notam- ment pour les aimants de commutation de grande puis- sance à circuit monomaille et à noyau magnétique sans patte polaire particulièrement développée, la bobine d'induction indépendamment de l'importance de la ten- sion excitatrice, sous forme de bobine à cassette par- ticulièrement compacte. Ainsi, les autres caractéris- tiques étant conservées la dépense en matériau et en volume est maintenue à un minimum, comme cela corres- pond de plus en plus à la tendance de développement de nouvelles générations d'appareils. En outre on doit développer pour la fabrica- tion un autre degré de liberté avantageuse en techno- logie de bobinage, de sorte que la condition'ci-dessus soit remplie aussi indépendamment du'montage interne en série ou en parallèle. L'invention est caractérisée en ce que: - on relie les extrémités d'enroulement sor- tant des bobines partielles bobinées dans le même sens, en contact électrique, et par rotation d'une bo- bine partielle sur l'axe central commun des deux'bobi- nes partielles, on obtient un montage en série ou.en parallèle propre au balayage avec pratiquement élimi- nation de la-contrainte de tension dans l'espace in- terpolaire entre les deux enroulements disposés côte à côte en ce que l'on grave, pour réaliser le montage sur chaque bride de corps de bobine le long des faces de brides externes se raccordant à l'espace interpo- 2650913- laire en symétrie plane, un symbole de bobine avec des cosses de connexion s'étendant perpendiculairement aux bords de brides, sur un côté en partant au milieu des brides et que les brides de corps de bobine, présen- tent des échancrures pour lesquelles des surfaces ef- ficaces s'étendent par rapport à la cassette ainsi que des fentes et les gorges destinées à recevoir les rails de connexion et de branchement sont disposées en symétrie centrale par rapport à l'axe de rotation et en symétrie par rapport au plan défini par l'axe des bobines et l'axe de rotation; - les rails et de branchement en complément des positions de connexion présentent des crochets pour les connexions électriques, qui sont en prise dans les gorges prévues pour cela et réalisent une liaison mécanique et un écartement défini des deux bo- bines partielles. - on encliquète sur les brides de corps de bobine, au niveau des faces de bride se faisant face près de l'espace interpolaire, un boîtier de connec- teur qui recouvre et isole les bornes de connexion ex- terne. Le but de l'invention est le suivant: L'exigence d'avoir une bobine à cassette d'exécution compacte ne représente rien d'autre, dans les conditions présentes, que de maintenir à un mini- mum, indépendamment de l'importance de la tension ex- citatrice, la distance d'isolement entre les deux enroulements disposés côte à côte. Comme en outre on doit avoir une adaptation souple de la connexion in- terne aux facteurs fonctionnels ou technologiques d'enroulement, on ne peut résoudre la contradiction ci-dessus, que lorsque la différence de tension dans ledit espace interpolaire disparait indépendamment du montage choisi, ou bien reste limitée à une valeur non critique de la tension potentielle. Lors de la fabrication des bobines partiel- les, il faut donc revenir à l'enroulement séparé. On enroule les bobines partielles sur une machine simple ou multiple à l'aide d'un montage de même sens. Comme caractéristique du montage dans le même sens des corps de bobines identiques on utilise la gaine d'amorçage de l'enroulement ménagé dans une bride. On réalise selon l'invention une bobine à cassette traversée par le flux magnétique correctement et sans contrainte critique de tension dans l'espace interpolaire à l'aide de deux bobines partielles obte- nues selon la description ci-dessus en reliant direc- tement les extrémités d'enroulement des deux bobines partielles ou par l'intermédiaire de connexions sup- plémentaires de couplage. Pour le.montage en série on réalise la con- nexion électrique interne, et pour le montage en pa- rallèle ce noeud constitue simultanément une connexion externe de la bobine à cassette. En partant de la position aléatoire du début des deux bobines partielles, on obtient la traversée du flux de balayage électrique, de même sens nécessai- re, dans la fenêtre d'enroulement par rotation d'une bobine partielle sur l'axe central commun des deux bo- bines partielles. Pour faciliter ce montage dans la pratique de réalisation de la bobine à cassette, on place, sur chaque bride d'un corps de bobine une.marque, la plus mnémotechnique possible. De préférence on grave un : symbole de bobine qui est visible de l'extérieur, par- tant d'un côté par rapport au milieu de la bride, le long des bords de la'bride qui après assemblage en bo- bine à cassette se raccorde dans l'espace interpolai- re. Si on suppose qu'on a enroulé les bobines partielles dans le même sens, on trouve exactement la position relative selon l'invention des bobines par- tielles grace au symbole marqué sur les deux côtés de la future bobine à cassette, c'est-à-dire le montage en parallèle ou en série. Evidemment il faut que l'assemblage des bo- bines partielles en bobine à cassette et leur inser- tion dans la cassette de bobine soit réalisable par l'agencement permis par rotation et technique de bran- chement. A la différence de la structure de bride des bobines doubles connues, il faut que les brides de corps de bobine présentent des géométries particuliè- res pour la bobine à cassette à construction compacte. Ainsi les faces efficaces par rapport à la cassette, ainsi que les fentes et gorges destinées à recevoir les rails de connexion et de branchement sont dispo- sées en symétrie centrale par rapport à l'axe de rota- tion et simultanément en symétrie par rapport au plan qui passe par l'axe des bobines et l'axe de rotation. Avec les surfaces actives correspondantes du support de bobine, en tant que cassette au sens strict, on obtient ainsi des paires de surface actives pour réaliser sans problème une insertion ou une ex- traction de la bobine de cassette. On peut monter les rails dans chaque bride. Ils s'accrochent avec les crochets dans les gorges ci- tées plus haut et donnent ainsi une liaison mécanique et un écartement fixe des bobines partielles. Notamment les points de soudure prévus sur les rails assurent la réalisation de la liaison élec- trique entre les enroulements et les éléments de cons- truction supplémentaires le cas échéant. On a placé les connexions extérieures des bobines à cassette sur les longs rails de connexion, à l'opposé des rails-de liaison, pour la bobine à cas- sette. Elles sont recouvertes de manière isolante par le boîtier de connexion encliquetable sur la bride de corps de bobine. On va décrire cidessous plus en détail l'invention à l'aide d'un mode de réalisation. Les dessins annexés représentent: Figure 1: la réalisation de circuit pour l'excitation par courant alternatif dans le montage en série, Figure 2: la réalisation de circuit pour l'excitation par courant alternatif dans le montage en parallèle, Figure 3: une vue de face de la bobine -à cassette, Figure 4: une vue de côté de la bobine à cassette, Figure 5: une vue de dessus de la bobine à cassette. Dans les dessins correspondants les mêmes pièces ou éléments sont caractérisés par les mêmes ré- férences numériques, même quand ces pièces ou éléments ne sont représentés que schématiquement à chaque figu- re. Aux figures 1 et 2 on a représenté-les deux exécutions pour l'excitation par courant alternatif. Pour réaliser la bobine à cassette, on a placé côte à côte les bords de bride des demi-bobines 1, 2 avec les symboles de bobine 3,4. Ensuite, le cas échéant, en tournant une demi-bobine sur l'axe de ro- tation, on place en position correcte d'induction les demi-bobines. Dans les deux montages, la liaison des extrémités des enroulements 6, 7 est réalisée par les rails de liaison 8, 9 et pour les connexions supplé- mentaires 10, 11, 12. Les valeurs de tension attribuées aux flè- ches correspondent dans. chaque cas à la différence de potentiel entre les pièces mise en regard. Entre les rails de connexion 13, 14 et les bobines 15, 16 on ap- plique au maximum l'amplitude de la tension d'excita- tion. En tout cas, la différence de potentiel dans l'espace interpolaire n'est pas critique. Les figures 3, 4 et 5 représentent une réalisation constructive avantageuse d'une bobine à cassette avec montage en série des demi-bobines. A la figure 3, on a présenté la vue anté- rieure de la bobine à cassette prête à l'assemblage. Il n'y a pas que les surfaces 18 respectives d'appui sur la cassette, la fente 19 et les gorges 20 qui-ré- pondent aux exigences de symétrie, mais aussi les bri- des de corps de bobine 21, 22 de chaque corps de bobi- ne 23 sont aussi exécutés avec d'autres détails parti- culiers. Les flèches indiquent ici le sens de montage des rails de liaison 8, 9 et des rails-de connexion 13, 14. Chaque rail de connexion possède une borne de connexion 24. La vue de côté de la bobine à cassette de la figure 4 montre quelques positions de connexion pour les liaisons électriques 25, 26, 27, et une liaison de couplage 10. En outre on a représenté le. boîtier de connexion 28 avec son capot isolant 29. Enfin à la vue de dessus à la figure 5 on a représenté une patte d'accrochage du boîtier connec- teur 28 et une ouverture d'accrochage 31 dans la bride de corps de bobine et la prise d'un crochet 32 sur un rail de liaison dans une gorge 20 dans la bride de corps de bobine. Les faces externes de bride recouver- tes à la figure 5 se superposent comme dans un miroir et sont désignées par les mêmes symboles de bobine 3, 4. REVENDICATIONS _R E V E N D I C A T I 0 N S 1) Bobine à cassette pour coupe-circuits électromagnétiques à circuit monomaille constitué de deux bobines partielles de même construction, dispo- sées côte à côte et reliées, et possède au moins deux rails de connexion, caractérisée en ce qu'on relie les extrémités d'enroulement sortant des bobines partiel- les (1,2) bobinées dans le même sens, en contact élec- trique, et par rotation d'une bobine partielle sur l'axe central commun (5) des deux bobines partielles (1,2) on obtient un montage en série ou en parallèle propre au balayage avec pratiquement élimination de la contrainte de tension dans l'espace interpolaire (17) entre les deux enroulements disposés côte à côte- (15,16) en ce que l'on grave, pour réaliser le montage sur chaque bride de corps de bobine (21,22) le long des faces de brides externes se raccordant à l'espace interpolaire (17) en symétrie plane, un -ymbole de bo- bine (3,4) avec des cosses de connexion s'étendant perpendiculairement aux bords de brides, sur un côté en partant au milieu des brides et que les brides de corps de bobine (21,22) présentent des échancrures pour lesquelles des surfaces efficaces (18) s'étendent par rapport à la cassette ainsi que les fentes (19) et les gorges (29) destinées à recevoir les rails de con- nexion et de branchement (8,9;13,14) sont disposées disposés en symétrie centrale par rapport à l'axe de rotation (5) et en symétrie par rapport. au plan défini par l'axe des bobines et l'axe de rotation. 2) Bobine à'cassette selon la revendication 1, caractérisée en ce que les rails de connexion et de branchement (8,9;13,14) en complément des positions de connexion (25,26,27) présentent des crochets (32) pour les connexions électriques, qui sont en prise dans les gorges (20) prévues pour cela et réalisent une liaison mécanique et un écartement défini des deux bobines partielles (1,2). 3) Bobine à cassette selon les revendica- tions 1 et 2, caractérisée en ce qu'on encliquète sur les brides de corps de bobine (21,22), au niveau des faces de bride se faisant face près de l'espace inter- polaire (17), un boîtier de connecteur (28) qui recou- vre et isole les bornes de connexion externe (24).