Brevet FR2849527A1 — publié le 20040702

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs d'induction électromagnétiques tels que les transformateurs de puissance et elle concerne plus particulièrement un transformateur électrique présentant une signature acoustique réduite. Art antérieur On sait qu'un circuit électromagnétique, lorsqu'il est utilisé dans un transformateur monophasé ou polyphasé, génère en fonctionnement un 1o bruit acoustique. En effet, l'alimentation alternative à une fréquence F/2 des bobinages électriques entourant le noyau magnétique engendre dans ce noyau magnétique des flux magnétiques alternatifs de même fréquence qui déforment mécaniquement le noyau. Ce phénomène de magnétostriction qui provoque ces déformations mécaniques à caractère 15 vibratoire (les fréquences de vibration étant générées à la fréquence F et à ses harmoniques 2F, 3F, nF, etc.) produit des frottements et des chocs entre les tôles formant le noyau magnétique et au niveau de l'entrefer de ce noyau. Ces vibrations communiquées à l'air environnant vont créer des variations de pression acoustique à l'origine des bruits dont certains 20 audibles sont particulièrement gênants dans certaines applications notamment en matière d'aéronautique embarquée. Il est connu également que l'action du champ magnétique propre généré par les bobinages traversés par des courants électriques alternatifs produit des déformations mécaniques qui engendrent également du fait 25 des chocs et frottements entre conducteurs des bruits acoustiques. Ces problèmes sont résolus classiquement en enfermant le transformateur dans une enceinte comportant des parois recouvertes d'un matériau absorbant sonore ou comportant une double paroi séparée par un gaz absorbant sonore. Malheureusement, ces solutions sont 30 particulièrement coteuses et l'augmentation de masse qu'elles impliquent n'est pas envisageable dans certains domaines particuliers comme le domaine aéronautique. Objet et définition de l'invention La présente invention propose donc un noyau magnétique pour transformateur électrique qui pallie les inconvénients précités et présente une signature acoustique particulièrement réduite. Ce but est atteint par un noyau magnétique de transformateur formé d'une pluralité de tôles en matériau magnétique et comportant un io entrefer séparant deux parties de ce noyau, caractérisé en ce qu'il comporte une résine d'amortissement intercalée entre chacune des tôles du matériau magnétique. Ainsi, par cette structure particulière, les tôles ne sont plus soumises aux chocs et frottements et le bruit acoustique résultant est is notablement réduit voire supprimé. Avantageusement, les surfaces terminales desdites deux parties du noyau, au niveau de l'entrefer, présentent un profil géométrique (de préférence en dents de scie ou en V obtenu par électro-érosion) favorisant un autocentrage. Tout désalignement des deux parties du noyau magnétique peut ainsi être évité réduisant d'autant les chocs et frottements. De préférence, ladite résine d'amortissement constituée d'un élastomère en silicone est déposée dans ledit entrefer. Avantageusement, lesdites tôles en matériau magnétique sont 25 maintenues par une bande de cerclage entourant la périphérie du noyau magnétique, une résine d'amortissement étant déposée entre cette bande et la périphérie du noyau magnétique. En outre, pour assurer un ajustement de la pression au niveau de l'entrefer, au moins une cale de réglage en métal est disposée entre ladite 30 résine d'amortissement et ladite frette et est réglable par une vis micrométrique Des cales support en résine d'amortissement destinées à assurer un découplage mécanique avec la structure du transformateur sont montées en outre entre cette structure et le noyau magnétique. L'invention concerne également un transformateur électrique comportant des bobinages de conducteurs électriques et un noyau magnétique tel que précité. Brève description des dessins Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description suivante, faite à titre indicatif et non 10 limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 illustre un premier exemple de réalisation d'un noyau magnétique de transformateur conforme à la présente invention, - la figure lA montre un détail au niveau de l'entrefer d'un second exemple de réalisation d'un noyau magnétique de transformateur 15 conforme à la présente invention, et - les figures 2 et 3 montrent respectivement en vue de face et de coté un exemple d'assemblage du noyau magnétique de la figure 1 sur la structure du transformateur. Description détaillée d'un mode de réalisation préférentiel La figure 1 montre un premier exemple de réalisation d'un noyau magnétique d'un transformateur électrique triphasé conforme à l'invention. Ce noyau 10 formé d'un empilement ou juxtaposition de tôles ou 25 lamelles 1OA-1OG en matériau magnétique de grande perméabilité relative (par exemple un fer-silicium ou un alliage amorphe) comporte deux parties identiques 12, 14, chacune en forme de E, destinées à être réunies ensemble pour former le circuit magnétique d'un transformateur triphasé. Les trois colonnes ou jambes 16, 18, 20 du circuit magnétique sont 30 séparées classiquement au niveau de leur surface de jonction par un entrefer 22, 24, 26. Selon l'invention, pour limiter le bruit acoustique généré par les phénomènes de magnétostriction dus au matériau magnétique formant le noyau, il est prévu d'intercaler entre les tôles du matériau magnétique une résine d'amortissement 30A-30F constituée par exemple d'un élastomère 5 de type silicone et/ou polyuréthane et/ou époxy. Cette résine est avantageusement introduite entre les tôles soit pendant le processus de fabrication du noyau soit à l'issu de ce processus par un procédé d'imprégnation sous vide par exemple. De même, l'entrefer une fois réalisé par découpe est également rempli, par exemple au pinceau, par la io même résine d'amortissement. Avantageusement, afin de maîtriser parfaitement l'alignement des deux parties 12, 14 du noyau magnétique 10, la découpe de l'entrefer, est assurée de sorte que les surfaces terminales des jambes de ces deux parties présentent un profil géométrique favorisant leur auto-centrage. Par 15 exemple, comme illustré sur les figures 1, 2 et 3, un profil en dents de scie est intéressant, mais un profil en V est aussi envisageable sans que ces deux types soient limitatifs. Un tel profil est illustré sur le détail de la figure lA qui montre un second exemple de réalisation d'un noyau magnétique réalisé classiquement à partir de trois feuillards de tôle 20 enroulée. Dans cette seconde réalisation, la section du profil en V est bien entendu déplacée de 90 par rapport à celle en dents de scie de l'exemple précédent. On notera que la découpe des entrefers est de préférence obtenue directement par un procédé d'électro-érosion (découpe dite au " fil ") afin 25 de réaliser le profil en minimisant les contraintes mécaniques (risque de délaminage des tôles). Un exemple d'assemblage du noyau magnétique est illustré aux figures 2 et 3. Dans cet exemple, les tôles formant le circuit magnétique sont maintenues par une bande de cerclage ou frette 32 en 30 matériau non magnétique (en nylon ou en acier inox amagnétique par exemple) entourant le noyau à sa périphérie et assurant le maintien des tôles entre elles. Pour limiter une éventuelle transmission et amplification des bruits acoustiques résiduels, une résine d'amortissement 38 est avantageusement déposée, par exemple au pinceau, sur la périphérie du noyau magnétique avant le montage de la frette. En outre, par ajuster la pression au niveau de l'entrefer, il est possible de munir le noyau magnétique d'une cale de réglage en métal 40 disposée au droit de la jambe centrale 18, entre la résine d'amortissement 38 et la frette 32, et réglable par une vis micrométrique 42 par exemple. Avantageusement, deux autres cales en métal 44, 46 peuvent aussi être io disposées sensiblement au droit des jambes extérieures 16, 20 du noyau magnétique pour répartir l'effort au niveau de ces jambes. Le montage du noyau magnétique sur la structure 48 du transformateur est effectué de préférence par des brides 34A, 34B boulonnées 36A, 36B sur cette structure dans la direction perpendiculaire 15 à l'empilement des tôles. Des cales 50 en résine d'amortissement d'une dureté Shor A comprise entre 30 et 80 sont également montées entre le noyau magnétique et les brides et la structure du transformateur respectivement pour assurer un découplage mécanique avec la structure du transformateur. La structure du transformateur est bien entendu complétée par l'adjonction de bobinages de conducteurs électriques (non représentés) qui de préférence seront également noyés dans une résine d'amortissement. Le principe décrit précédemment d'introduction d'une résine 25 d'amortissement dans le circuit magnétique d'un transformateur triphasé est applicable à d'autres types de transformateur sous réserve qu'ils comportent une structure analogue à lamelles et entrefer. L'invention est par exemple ainsi applicable à un transformateur cube du type décrit dans le brevet américain US 4 308 495. REVENDICATIONS 1. Noyau magnétique de transformateur formé d'une pluralité de tôles en matériau magnétique (1OA-1OG) et comportant un entrefer (22, 5 24, 26) séparant deux parties (12, 14) de ce noyau, caractérisé en ce qu'il comporte une résine d'amortissement (30A-30F) intercalée entre chacune des tôles du matériau magnétique. 2. Noyau magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que des surfaces terminales desdites deux parties de noyau, au niveau de 10 l'entrefer, présentent un profil géométrique favorisant un auto- centrage. 3. Noyau magnétique selon la revendication 2, caractérisé en que ledit profil géométrique est un profil en dents de scie obtenu par électroérosion. 4. Noyau magnétique selon la revendication 2, caractérisé en que is ledit profil géométrique est un profil en V obtenu par électro-érosion. 5. Noyau magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en outre ladite résine d'amortissement est déposée dans ledit entrefer. 6. Noyau magnétique selon la revendication 1 ou la revendication 5, caractérisé en ce que ladite résine d'amortissement est constituée par un 20 élastomère en silicone. 7. Noyau magnétique selon la revendication 1, caractérisé en que lesdites tôles en matériau magnétique sont maintenues par une bande de cerclage (32) entourant la périphérie du noyau magnétique, une résine d'amortissement (38) étant déposée entre cette bande et la périphérie du 25 noyau magnétique. 8. Noyau magnétique selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins une cale de réglage en métal (40) disposée entre ladite résine d'amortissement et ladite frette et réglable par une vis micrométrique (42). 9. Noyau magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que des cales support en résine d'amortissement (50) destinées à assurer un découplage mécanique avec la structure du transformateur sont montées entre cette structure (48) et le noyau magnétique. 10. Transformateur électrique comportant des bobinages de conducteurs électriques et un noyau magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.