Brevet FR2683381A1 — publié le 19930507

i BOBINE D'ARRET SANS FER A BOUCLIER MAGNETIQUE, ET PROCEDE DE FABRICATION D'UN TELLE BOBINE ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION La présente invention se rapporte à une bobine d'arrêt sans fer munie d'un bouc Lier magnétique et utilisée, par exempte, dans une sous- station, o e L Le sert notamment à Limiter les fuites de couran't dans des centrales Electriques. La figure 11 des dessins annexés est une perspective fragmentaire illustrant la configuration générale d'une bobine d'arrêt sans fer selon l'art antérieur, comme dé- crit par exemple dans Japanese Patent Kokoku Publication n' 557-39524 La figure 12 est une coupe par-dessus de la bobine de la figure 11 Comme représenté, un enroulement 1 est entouré par un bouclier magnétique 2 constitué d'une pluralité de plaques magnétiques configurées en des cadres, fabriquées en de l'acier au silicium ou en un matériau si- milaire, et solidarisées par contrecollage Des pièces de liaison 3 traversent un orifice central la de l'enroule- ment 1 et sont coincées, par les deux extrémités 3 a, entre des plaques du bouclier magnétique 2 Les pièces de liai- son 3 consistent en un matériau non magnétique tel que de l'acier inoxydable, un matériau isolant ou matériau ana- logue. Lorsqu'un courant électrique alternatif est appliqué à l'enroulement 1 de la bobine, des forces électromagnéti- ques agissent sur les parois latérales du bouclier magné- tique 2 tournées vers l'orifice central la de l'enroule- ment 1, ce qui engendre des vibrations et des bruits Les pièces de liaison 3 renforcent la rigidité du bouclier ma- gnétique 2, supprimant ainsi ces vibrations. Les forces électromagnétiques, agissant sur les parois latérales du bouclier magnétique 2 qui sont tournées vers l'orifice central la de l'enroulement 1, augmentent propor- tionnellement au carré de la densité du flux magnétique. Dans des bobines de grandes tailles, qui présentent une haute densité de flux magnétique, l'augmentation de la force électromagnétique est tellement grande qu'elle peut surmonter la force de frottement intervenant entre les ex- trémités 3 a des pièces de liaison 3, et les plaques du bouclier magnétique 2 Un élargissement des pièces de liai- son 3, en vue d'accroître leur zone de contact avec le bouclier magnétique 2 et en vue d'augmenter la force de frottement, est impossible du fait que la dimension des pièces de liaison 3 est limitée à la largeur de l'orifice central la de l'enroulement 1 Par conséquent, un frotte- ment s'opérant aux extrémités 3 a des pièces de liaison, coincées entre des plaques du bouclier magnétique 2, n'est pas en mesure de résister totalement à la forte attraction électromagnétique qui est produite en présence d'un fort courant électrique alternatif, impliquant ainsi une aug- mentation des vibrations. CARACTERISTIQUES ESSENTIELLES DE L'INVENTION La présente invention a pour objet de surmonter le problème soulevé par l'art antérieur, sans faire varier la dimension de 1 'orifice central de 1 'enroulement, en aug- mentant la zone de contact des pièces de liaison. Une bobine conforme à l'invention, comprenant un en- roulement percé d'un orifice central; un bouclier magné- tique muni de parois entourant ledit enroulement, et cons- titué d'une pluralité de plaques contrecollées en un maté- riau magnétique; et une pluralité de pièces de liaison introduites à travers l'orifice central dudit enroulement et coincées, par leurs premières et secondes extrémités, entre des plaques dudit bouclier magnétique matérialisant les parois latérales, est caractérisée par le fait que chaque pièce de liaison se compose de première et seconde plaquettes de liaison comprenant une extrémité antérieure et une extrémité postérieure, ainsi qu'une partie faisant saillie latéralement à l'extrémité postérieure, les extré- mités antérieures et postérieures des premières plaquettes de liaison étant alignées avec les extrémités postérieures et antérieures des secondes plaquettes de liaison. L'invention vise, par ailleurs, à fournir un procédé de fabrication d'une bobine du type précité. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins annexés sur lesquels: les figures 1 A et 1 B sont des vues en perspective il- lustrant, sous différents angles d'observation, une bobine d'arrêt sans fer selon une forme de réalisation de l'in- vention; la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II des figures l A et 1 B; la figure 3 est une coupe selon la ligne III-III des figures l A, 1 B et 2, la figure 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3; la figure 5 est une coupe selon la ligne V-V de la figure 3; la figure 6 est une coupe selon la ligne VI-VI de la figure 3, la figure 7 est une vue en perspective d'une pièce de liaison intégrée dans les plaques contrecollées du bouclier magnétique; les figures 8 A à 8 C sont des perspectives de quelques- unes des plaques formant le bouclier magnétique, qui sont successivement contrecollées, la figure 9 est une vue en perspective illustrant la structure d'une pièce de liaison dans la première forme de réalisation de la présente invention; la figure 10 est une vue en perspective montrant la structure d'une pièce de liaison dans une autre forme de réalisation de la présente invention; la figure 11 est une vue en perspective représentant la configuration générale d'une bobine d'arrêt d'après l'art antérieur; et la figure 12 est une coupe horizontale de la bobine de la figure 11. DESCRIPTION DETAILLEE DES FORMES DE REALISATION PREFERENTIELLES Il convient à présent, en se référant aux figures l A à 9, de décrire une première forme de réalisation de l'in- vention. Comme illustré sur ces figures, la bobine d'arrêt se- lon cette forme de réalisation présente un enroulement 1 et un bouclier magnétique 2 qui sont semblables à ceux de la figure 11 Plus particulièrement, le bouclier magnéti- que 2 est une structure du type boîtier comprenant quatre parois latérales 21, 22, 23 et 24, une paroi supérieure 25 et une paroi inférieure 26 Les parois latérales 21, 22, 23 et 24 sont constituées par des plaques 27, 28 et 29 (figures 8 A à 8 C) configurées en des cadres, qui consistent en un matériau magnétique et sont solidarisées par contre- collage La paroi supérieure 25 et la paroi inférieure 26 sont formées chacune de panneaux rectangulaires en un ma- tériau magnétique qui sont solidarisés par contrecollage et sont respectivement reliés, par leurs arêtes, aux pla- ques qui forment les parois latérales et occupent les po- sitions la plus haute et la plus basse. Un espace rectangulaire 30 est formé à l'intérieur des parois latérales 21 à 24, ainsi qu'à l'intérieur des parois supérieure 25 et inférieure 26 L'enroulement 1 est placé dans cet espace 30 Comme illustré sur les figures 2 et 7, l'enroulement 1 est de configuration en 0, et est percé d'un orifice-central la-longiligne dans le sens ver- tical Dans l'espace rectangulaire 30, l'enroulement 1 est disposé de telle sorte que l'orifice la s'étende dans la direction perpendiculaire aux parois latérales 21 et 23. Des pièces de liaison 4 traversent l'orifice central la de l'enroulement 1 et sont respectivement supportées, à leurs premières et secondes extrémités 41 et 42, par les parois latérales 21 et 23 opposées Plus particulièrement, au niveau en hauteur auquel les pièces de liaison 4 sont disposées, les plaques 28 et 29 comportent des dépouilles 28 a, 28 b, 29 a et 29 b permettant une insertion des extré- mités de chaque pièce de liaison 4, comme décrit plus am- plement ci-après. Chacune des pièces de liaison 4 se compose d'une pre- mière plaquette de liaison 43 et d'une seconde plaquette de liaison 44, dont chacune comprend une partie d'entre- toisement 45 qui s'étend à travers l'orifice central la de l'enroulement 1 et est dotée d'une extrémité antérieure 46; et une partie faisant saillie latéralement et maté- rialisée, dans la forme de réalisation représentée, par une partie latérale 47 s'étendant latéralement à une ex- trémité postérieure 48 de la partie d'entretoisement 45, si bien que toute la plaquette de liaison revêt la forme d'un T. Les première et seconde plaquettes de liaison 43 et 44 sont disposées de façon telle que leurs parties laté- rales 47 soient situées sur des extrémités opposées de la pièce de liaison Dans la forme de réalisation illustrée, la partie latérale 47 de la première plaquette de liaison 43 se trouve à la seconde extrémité 42, la partie latérale 47 de la seconde plaquette de liaison 44 se trouve à la première extrémité 41, et la seconde plaquette de liaison 44 est placée au-dessus de la première plaquette de liai- son 43 Des tenons 5 sont insérés à travers des trous 49 pratiqués aux extrémités des plaquettes de liaison 43 et 44, afin d'empêcher ces deux plaquettes de riper à l'écart l'une de l'autre. Chaque plaque formant le bouclier magnétique 2 possè- de, par exemple, une épaisseur de 0,3 mm. L'épaisseur de chaque plaquette de liaison configurée en T mesure par exemple de 3 mm à 9 mm, et correspond à l'épaisseur d'un certain nombre N de plaques magnétiques solidarisées par contrecollage N plaques magnétiques mu- tuellement consécutives, situées au niveau en hauteur de la première plaquette de liaison 43, sont du type 28 il- lustré sur la figure 8 B Les découpes 28 a et 28 b des N plaques consécutives 28 contrecollées forment des fentes qui permettent une insertion des extrémités 46 et 48 de la première plaquette de liaison 43 N plaques magnétiques mutuellement consécutives, situées au niveau en hauteur de la seconde plaquette de liaison 44, sont du type 29 représenté sur la figure 8 C Les découpes 29 a et 29 b des N plaques consécutives 29 contrecollées forment des fentes qui autorisent l'insertion des extrémités 46 et 48 de la seconde plaquette de liaison 44 Les plaques magnétiques situées à d'autres niveaux en hauteur sont du type 27 mon- tré par la figure 8 A En conséquence, les extrémités des plaquettes de liaison 43 et 44 sont insérées dans les dé- coupes 28 a, 28 b, 29 a ou 29 b des plaques 28 ou 29, et sont coincées par les plaques 27 directement au-dessus ou au- dessous des plaques 28 ou 29. Les pièces de liaison 4 sont agencées à des interval- les appropriés dans le sens vertical. Les plaques sont comprimées, par des moyens non re- présentés, dans le sens vertical dans lequel elles sont contrecollées, de façon que les extrémités 41 et 42 des pièces de liaison 4 soient en contact par pression avec lesdites plaques. Les plaquettes de liaison 43 et 44 peuvent être insé- rées au stade du contrecollage ou de l'empilement des pla- ques magnétiques 27 à 29, afin de former la structure du type boitier Dans un tel cas, après que la paroi inférieu- re 26 a été formée, l'enroulement 1-est mis en place sur cette paroi inférieure 26, puis les plaques 27 sont empi- lées de façon telle que chaque plaque entoure l'enroule- ment 1, et cela jusqu'au niveau en hauteur auquel se trou- ve une première pièce de liaison 4 ou pièce la plus basse. N plaques 28 sont ensuite empilées Dans l'enchaînement, une première plaquette 43 est insérée à travers l'orifice central la depuis le côté de la paroi latérale 23, son ex- trémité antérieure 46 se trouvant en tête lorsque cette première plaquette 43 est insérée Quand l'extrémité anté- rieure 46 atteint la première paroi latérale 21, les ex- trémités antérieure et postérieure 46 et 48 de la première plaquette 43 sont positionnées sur les découpes 28 a et 28 b pratiquées dans les plaques 28 Pour procéder à l'inser- tion, la première plaquette 43 peut être animée d'un mou- vement horizontal au-dessus des plaques 28 jusqu'à ce que les extrémités antérieure et postérieure 46 et 48 soient alignées avec les découpes 28 a et 28 b, puis être abaissée de telle sorte que lesdites extrémités antérieure et pos- térieure 46 et 48 soient logées dans les découpes 28 a et 28 b (c'est-à-dire dans les fentes délimitées par ces der- nières) En variante, la première plaquette 43 peut être déplacée au même niveau en hauteur que les plaques 28, à travers les découpes 28 b des plaques 28 dans la paroi la- térale 23, puis à travers l'orifice central la de l'enrou- lement 1, jusqu'à ce que l'extrémité antérieure 46 attei- gne les découpes 28 a pratiquées dans les plaques 28 dans la première paroi latérale 21 Dans ce cas, aucun proces- sus d'abaissement n'est nécessaire. Un autre nombre N de plaques 29 est ensuite empilé. Dans l'enchainement, une seconde plaquette de liaison 44 est mise en place en insérant ses extrémités 46 et 48 dans les découpes 29 a et 29 b (c'est-à-dire les fentes délimi- tées par ces dernières) La seconde plaquette de liaison 44 est insérée depuis le côté de la paroi latérale 21, son extrémité antérieure 46 se trouvant en tête lorsque cette seconde plaquette 44 est animée d'un mouvement horizontal à travers l'orifice central la de l'enroulement 1 Ainsi, la seconde plaquette 44 est insérée à partir du côté oppo- sé au côté depuis lequel la première plaquette 43 a été insérée. La seconde plaquette 44 est placée sur la première plaquette 43 d'une manière telle que ses extrémités anté- rieure et postérieure 46 et 48 se trouvent sur les extré- mités postérieure et antérieure 48 et 46 de la première plaquette 43. Après que les première et seconde plaquettes 43 et 44 ont été mises en place, des tenons 5 sont introduits à tra- vers les trous 49 façonnés aux extrémités de ces première et seconde plaquettes 43 et 44. Ensuite, les plaques 27 sont empilées jusqu'à l'empla- cement auquel se trouve la pièce de liaison 4 suivante Le processus ci-avant est répété jusqu'à ce que toutes les pièces de liaison soient mises en place Après l'installa- tion de la dernière pièce de liaison 4 (occupant la posi- tion la plus haute), les plaques 27 sont empilées jusqu'à l'extrémité supérieure des parois latérales La paroi su- périeure 25 est ensuite formée en posant les panneaux rec- tangulaires sur l'empilement Le bouclier magnétique est ainsi achevé. Un avantage conféré par l'utilisation des pièces de liaison 4 susdécrites consiste en ce que le frottement, entre les extrémités des pièces de liaison 4 et les plaques des parois latérales du bouclier magnétique, est accru suite à la présence des parties faisant saillie latérale- ment, par exemple de la partie latérale 47 aux deux extré- mités de chaque pièce de liaison 4 Le frottement accru prodigue une plus grande rigidité au bouclier magnétique 2, et réduit par conséquent les vibrations et les bruits. Dans la forme de réalisation décrite ci-avant, les première et seconde plaquettes de liaison 43 et 44 sont mutuellement assujetties au moyen de tenons 5 En varian- te, ces plaquettes de liaison 43 et 44 peuvent être fixées au moyen d'un adhésif Un exemple d'un tel adhésif est le ciment époxyde. La figure 10 est une vue en perspective d'une paire de plaquettes de liaison constituant la pièce de liaison 4, selon une autre forme de réalisation de l'invention. La pièce de liaison 4 de cette forme de réalisation est identique à la pièce de liaison 4 de la forme de réalisa- tion des figures l A à 9, mais la partie d'entretoisement est dotée de bordures 6 le long de ses deux arêtes, de sorte que la section transversale de cette partie d'entre- toisement 45 est configurée en un canal Les bordures 6 s'étendent sur des régions de la partie d'entretoisement qui se trouvent à l'intérieur de l'espace 30, et ne sont pas coincées par les plaques du bouclier magnétique 2 dans les parois latérales 21 et 23 Les bordures 6 de la pre- mière plaquette de liaison 43 s'étendent vers le bas, tan- dis que les bordures 6 de la seconde plaquette de liaison 44 s'étendent vers le haut, si bien qu'elles n'interfèrent pas les unes avec les autres La présence des bordures a pour effet d'améliorer la robustesse de la partie d'entre- toisement s'opposant à un effort de compression dans la direction longitudinale de cette partie d'entretoisement, c'est-à-dire la robustesse à l'encontre d'un flambage. A la place de la section transversale de configura- tion en canal, la partie d'entretoisement peut posséder une section transversale en T (présentant une membrure le long de l'axe transversal), une section transversale semi- circulaire, ou bien une section transversale de n'importe quelle autre forme douée d'un plus grand couple d'inertie géométrique. Conformément à l'invention, comme décrit ci-avant, la zone de contact entre les deux extrémités de la pièce de liaison et les plaques magnétiques du bouclier magné- tique est augmentée, si bien que le frottement est accru, et que les vibrations et les bruits sont réduits De sur- croit, en optant pour la section transversale douée d'un plus grand couple d'inertie géométrique, la résistance au flambage est augmentée de telle sorte que les vibrations et les bruits soient réduits davantage encore. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'invention telle que décrite et repré- sentée, sans sortir de son cadre. -R E E N D I C A T I O N S- 1 Bobine d'arrêt sans fer, comprenant un enroulement ( 1) percé d'un orifice central (la); un bouclier magnéti- que ( 2) muni de parois entourant ledit enroulement ( 1), et constitué d'une pluralité de plaques contrecollées en un matériau magnétique; et une pluralité de pièces de liai- son ( 4) introduites à travers l'orifice central (la) dudit enroulement et coincées, par leurs premières ( 41) et secon- des ( 42) extrémités, entre des plaques dudit bouclier ma- gnétique ( 2) matérialisant les parois latérales, bobine caractérisée par le fait que chaque pièce de liaison ( 4) se compose de première ( 43) et seconde ( 44) plaquettes de liaison comprenant une extrémité antérieure ( 46) et une extrémité postérieure ( 48), ainsi qu'une partie ( 47) fai- sant saillie latéralement à l'extrémité postérieure ( 48), les extrémités antérieures ( 46) et postérieures ( 48) des premières plaquettes de liaison ( 43) étant alignées avec les extrémités postérieures ( 48) et antérieures ( 46) des secondes plaquettes de liaison ( 44). 2 Bobine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les première ( 43) et seconde ( 44) plaquettes de liaison sont mutuellement assujetties au moyen de te- nons ( 5), traversant des trous ( 49) pratiqués aux extrémi- tés antérieures ( 46) et postérieures ( 48) desdites première ( 43) et seconde ( 44) plaquettes de liaison. 3 Bobine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les première ( 43) et seconde ( 44) plaquettes de liaison sont mutuellement assujetties au moyen d'un adhésif. 4 Bobine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les plaquettes de liaison ( 43, 44) présentent des bordures ( 6) le long de leurs arêtes. Bobine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les plaques ( 28, 29) comportent, au niveau en hauteur auquel la pièce de liaison ( 4) est disposée, des découpes ( 28 a, 28 b, 29 a, 29 b) dans lesquelles sont logées les extrémités ( 46, 48) des plaquettes de liaison ( 43, 44); et par le fait que les extrémités des pièces de liai- son ( 4) sont en contact, avec les plaques ( 27) dépourvues de découpes, dans la zone adjacente aux plaques ( 28, 29) pourvues de découpes ( 28 a, 28 b, 29 a, 29 b). 6 Bobine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les plaques ( 27-29) sont comprimées dans la direction dans laquelle elles sont contrecollées, de fa- çon que les extrémités ( 41, 42) des pièces de liaison ( 4) soient en contact par pression avec lesdites plaques ( 27-29). 7 Procédé de fabrication d'une bobine d'arrêt sans fer, comprenant les étapes consistant à: ménager un en- roulement percé d'un orifice central; contrecoller des plaques en un matériau magnétique sensiblement configurées en des cadres, pour former une partie de parois latérales entourant l'enroulement; insérer une pièce de liaison à travers l'orifice central de l'enroulement; placer les extrémités de la pièce de liaison sur les plaques contre- collées; et contrecoller des plaques en un matériau ma- gnétique sensiblement configurées en des cadres, pour for- mer une autre partie des parois latérales entourant l'en- roulement, procédé caractérisé par le fait que la pièce de liaison se compose de première et seconde plaquettes de liaison comprenant une extrémité antérieure et une ex- trémité postérieure, ainsi qu'une partie faisant saillie latéralement à l'extrémité postérieure, les extrémités antérieures et postérieures des premières plaquettes de liaison étant alignées avec les extrémités postérieures et antérieures des secondes plaquettes de liaison; et par le fait que ladite étape consistant à insérer la pièce de liaison consiste à insérer les première et seconde pla- quettes à partir des côtés opposés de l'orifice central de l'enroulement, l'extrémité antérieure se trouvant en tête lorsque chacune des première et seconde plaquettes est dé- placée dans le sens de sa longueur en vue de l'insertion. 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, l'étape consistant à in- sérer des tenons à travers des trous, aux extrémités anté- rieures et postérieures des premières et secondes plaquet- tes de liaison, afin d'assujettir mutuellement ces premiè- res et secondes plaquettes de liaison. 9 Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, l'étape consistant à dé- poser un adhésif sur les premières et secondes plaquettes de liaison, afin d'assujettir mutuellement ces premières et secondes plaquettes de liaison.