Brevet FR2812444A1 — publié le 20020201

PROCEDE DE REALISATION D'UN SOLENOIDE A CARACTERISTIQUES VARIABLES LE LONG DE SON AXE La présente invention se rapporte à un procédé de réalisation d'un solénoïde, en particulier à caractéristiques variables le long de son axe. Pour réaliser des solénoïdes à pas et à nombre de brins variables le long de leur axe, tels que des solénoïdes utilisés dans des dispositifs de compression d'onde électromagnétique, on soude ou on brase au fil principal de l'enroulement, aux endroits appropriés, un ou plusieurs autres fils, tous isolés entre eux après soudage. Lorsque de tels solénoïdes sont soumis à des courants élevés, il faut particulièrement soigner les soudures ou brasures, qui doivent être exemptes de porosités, d'inclusions et de collages, ce qui est difficile à réaliser et surtout à contrôler. De même, I'isolation de bonne qualité des différents fils de l'enroulement, à l'aide d'un fin ruban de matériau isolant (" Téflon " par exemple) est difficile à réaliser, et ne peut être automatisée. Il résulte de ces difficultés un coût de réalisation élevé. La présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'un solénoïde, en particulier à caractéristiques (pas et/ou nombre de conducteurs et/ou section) variables le long de son axe, procédé qui soit simple et peu onéreux à mettre en oeuvre, tout en permettant d'obtenir un solénoïde exempt de tous défauts. La présente invention a également pour objet un solénoïde, en particulier à caractéristiques variables le long de son axe, qui soit de très bonne qualité homogène sur toute sa longueur et pouvant être désolidarisé de son mandrin-support tout en conservant ses caractéristiques. Le procédé conforme à l'invention consiste à prendre un tube métallique ayant les diamètres et longueur totale du solénoïde à réaliser, à l'usiner sur environ la moitié de son épaisseur, sur sa face extérieure, pour y former la trace hélicoïdale du solénoTde, à entourer le tube métallique ainsi usiné d'un moule de forme intérieure cylindrique coaxiale au tube et d'un diamètre supérieur au diamètre extérieur du tube métallique, qui est maintenu de façon fixe par rapport au moule, à couler un alliage fusible à point de fusion avantageusement égal ou inférieur à environ 100 C dans l'espace compris entre le moule et le tube métallique, à usiner la face intérieure du tube, à chauffer l'alliage fusible à une température légèrement supérieure à son point de fusion jusqu'à éliminer tout cet alliage, et à couler une résine isolante sur la face extérieure de l'enroulement. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre, pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel: * les figures 1A à 1F sont des vues partielles simplifiées en coupe d'un solénoïde conforme à l'invention à différentes étapes successives de sa réalisation, et * la figure 2 est une vue extérieure en perspective et partielle d'un solénoïde tel qu'obtenu selon le procédé de la présente invention. La présente invention est décrite ci-dessous en référence à la réalisation d'un solénoïde pour générateur d'impulsions électromagnétiques de forte puissance, solénoïde dont le pas et/ou le nombre de conducteurs varient d'une extrémité à l'autre de sa longueur, mais il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à cette seule application, et qu'elle peut être mise en oeuvre pour réaliser des solénoïdes d'autres types, tels que des solénoïdes réguliers dont les spires successives sont jointives tout en devant être fortement isolées entre elles, ou bien des solénoïdes autoportants dont I'enroulement ne serait pas suffisamment rigide pour leur garder une forme déterminée après bobinage si l'on n'appliquait pas l'invention. La première étape de l'invention consiste à usiner un tube métallique 1 à section circulaire dont la longueur est égale ou supérieure à celle du solénoïde à obtenir, et dont l'épaisseur est sensiblement égale au diamètre du fil métallique que l'on utiliserait pour bobiner le solénoïde selon le procédé classique. Il est à noter que la section du conducteur de solénoïde réalisé selon le procédé de l'invention est rectangulaire (ou pratiquement rectangulaire avec des coins pouvant être arrondis si l'outil d'usinage est prévu et guidé à cet effet), ce qui peut nécessiter d'adapter l'épaisseur du tube 1 en conséquence, pour qu'il présente les mêmes caractéristiques de densité de courant admissible que le conducteur classique à section circulaire. La première étape (figure 1A) consiste à graver dans la face extérieure du tube 1 un sillon hélicoïdal 2 dont la profondeur est pratiquement égale à la moitié de l'épaisseur du tube 1. Le profil de ce sillon peut être rectangulaire, comme représenté sur le dessin, mais il peut avoir une autre forme, par exemple un fond rectangulaire s'évasant progressivement au niveau de la face extérieure du cylindre, afin d'arrondir les arêtes de la partie subsistante. La largeur du sillon et/ou son pas peut varier de façon continue ou par sauts. A l'étape suivante (figure 1 B), on place le tube 1 ainsi gravé extérieurement à l'intérieur d'un moule qui est par exemple un autre tube métallique 3, qui a un diamètre intérieur légèrement supérieur (de quelques millimètres par exemple) au diamètre extérieur, avant gravure, du tube 1. La longueur du tube 3 est sensiblement égale à celle du tube 1: elle doit être au l0 moins égale à celle de la partie gravée du tube 1. Le tube 3 est fixé au support (non représente) du tube 1, de façon qu'ils soient coaxiaux entre eux. Ensuite, on coule dans l'espace compris entre ces deux tubes un matériau fusible 4. Ce matériau 4 a avantageusement une température de fusion inférieure à 100 C. Ce peut être un alliage quaternaire, par exemple un alliage dénommé " CERROBEND ", fusible à 99 C; La caractéristique essentielle du matériau 4 est qu'il puisse être facilement et complètement éliminé après la quatrième étape décrite ci- dessous, tout en adhérant fortement aux tubes 1 et 3 jusqu'à cette quatrième étape (pour permettre l'exécution facile et sûre de la troisième étape décrite ci-dessous). A la troisième étape (figure 1C), on grave dans la face intérieure du tube 1 un sillon hélicoïdal 5 qui est l'image exacte du sillon 2 par rapport à une surface cylindrique circulaire 6 (dont la trace est visible en figure 1 B) coaxiale au tube 1, passant par le fond du sillon 2. Si la profondeur du sillon 2 et égale à la moitié de l'épaisseur du tube 1, celle du sillon 5 lui est égale, et il ne doit plus subsister de matériau du tube 1 au fond du sillon 5, c'est-à- dire que le gravage du sillon 5 doit faire apparaître dans le fond de ce sillon le matériau 4. Bien entendu, si, pour des raisons de commodité d'usinage ou de tenue mécanique du tube 1, la profondeur du sillon 2 était plus grande ou plus petite que la demi-épaisseur du tube 1, la profondeur du sillon 5 serait diminuée ou augmentée en conséquence. A la quatrième étape (figure 1 D), on coule une résine isolante 7 sur la face intérieure du tube 1, de façon qu'elle remplisse parfaitement le sillon 5 et recouvre la face intérieure de la partie restante du tube 1 d'une épaisseur suffisante pour former un tube support rigide pouvant supporter par la suite la partie conductrice du solénoïde avant sa mise en place sur un mandrin-support solide, si un tel mandrin est prévu, ou bien pour former un support autoportant dans le cas contraire. Dans le premier cas, l'épaisseur de la couche de résine isolante 7 recouvrant la face interne du tube 1 peut être plus faible que dans le deuxième cas, et est fonction du diamètre extérieur du mandrin-support du solénoïde. Dans tous les cas, cette épaisseur de la couche de résine isolante 7 est fonction des qualités mécaniques de cette résine et de la longueur du solénoïde. Ensuite, dès que la résine 7 est durcie, on fait fondre l'alliage fusible 4, par exemple en le plongeant dans de l'eau en ébullition si cet alliage a, comme mentionné ci-dessus, une température de fusion de 990C. Bien entendu, si le matériau 4 a une autre composition, et s'il fond à une température supérieure à 100 C, on emploie un procédé approprié pour le faire fondre et l'éliminer, sans endommager ni le solénoïde restant après la gravure extérieure et intérieure du tube 1, ni la résine 7. On obtient alors la structure représentée en figure 1 E. Enfin, comme représenté en figure 1F, on coule sur la face extérieure du solénoïde une couche de résine 8 remplissant parfaitement la rainure 2 dégagée par l'élimination du matériau 4. L'épaisseur de la couche 8 au-dessus de la face extérieure du solénoïde peut être sensiblement la même que celle de la couche 7 sous la face intérieure du solénoïde. Bien entendu, les couches 7 et 8 sont formées de façon connue en soi pour ne renfermer aucune bulle d'air qui serait préjudiciable à la tenue en haute tension du solénoïde. Comme représenté sur le dessin, les couches 7 et 8 débordent axialement du solénoïde et se rejoignent au-delà des extrémités 1A et 1 B de ce solénoïde, afin de l'enrober complètement. On a représenté en figure 2 un exemple de solénoïde réalisé selon le procédé de l'invention, les couches 7 et 8 n'étant pas représentées pour la clarté du dessin. On y voit clairement les changements de section successifs du solénoïde, c'est-à-dire, dans le cas présent, qu'en différents points successifs il présente des " embranchements " desquels partent un ou plusieurs conducteurs " secondaires ". Il est important de noter que ces embranchements ne résultent pas d'un soudage de conducteurs " secondaires " à un conducteur principal, comme c'est le cas pour l'art antérieur, mais d'un simple usinage d'un tube homogène, et que ces " embranchements " sont donc parfaitement homogènes. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'un solénoïde, caractérisé par le fait qu'il consiste à prendre un tube métallique cylindrique (1) ayant les diamètres et longueur totale du solénoïde à réaliser, à l'usiner sur environ la moitié de son épaisseur, sur sa face extérieure, pour y former la trace hélicoïdale (2) du solénoïde, à entourer le tube métallique ainsi usiné d'un moule (3) de forme intérieure cylindrique coaxiale du type et d'un diamètre supérieur au diamètre extérieur du tube métallique, qui est maintenu de façon fixe par rapport au moule, à couler un alliage fusible (4) dans l'espace compris entre le moule et le tube métallique, à usiner (5) la face intérieure du premier usinage sur le restant de l'épaisseur du tube, à couler une résine isolante (7) sur la face intérieure du tube, à chauffer l'alliage fusible à une température légèrement supérieure à son point de fusion jusqu'à éliminer tout cet alliage, et à couler une résine isolante (8) sur la face extérieure de l'enroulement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que I'alliage fusible a un point de fusion égal ou inférieur à 100 C. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'alliage est un alliage quaternaire dénommé " CERROBEND ". 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le solénoïde est à caractéristiques variables le long de son axe. 5. Solénoïde caractérisé par le fait qu'il se présente sous forme d'un ruban homogène en une seule pièce, enroulé cylindriquement et noyé dans une résine (7, 8). 6. Solénoïde selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il est à caractéristiques variables le long de son axe. 7. Solénoïde selon la revendication 6, caractérisé par le fait que son pas est variable le long de son axe. 8. Solénoïde selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait que sa section est variable le long de son axe. 9. Solénoïde selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait qu'il comporte, en différents points successifs des embranchements.