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PROCEDE DE CONSTRUCTION D'UN NOYAU MAGNETIQUE.
La présente invention concerne un procédé de construction d'un noyau magnétique destiné à des appareils inducteurs électriques statiques faits d'un alliage amorphe pour améliorer le facteur de remplissage du noyau.
Les pertes dans le fer qui se présentent dans les transformateurs électriques utilisés par les compagnies d'électricité représentent une perte significative de l'énergie produite, en dépit du fait que les transformateurs électriques sont extrêmement efficaces. Avec la valeur croissante de l'énergie, on cherche constamment à réduire ces pertes. L'utilisation de métal amorphe dans les noyaux magnétiques de transformateurs électriques de puissance parait être intéressante parce qu'à inductions égales, les pertes dans le noyau à charge nulle de métaux amorphes de qualité électrique n'atteignent qu'environ 25 à 30% des pertes des aciers électriques à grains orientés classiques.
Toutefois, les métaux amorphes, en plus de leur cout initial supérieur à celui des aciers électriques classiques, posent également de nombreux problèmes de fabrication que l'on ne rencontre pas avec les aciers à grains orientés classiques. Par exemple, le métal amorphe est très mince, son épaisseur n'étant que d'environ 25,4 à 38,1 micromètres; il est très sensible aux contraintes, les pertes et le pouvoir d'excitation de noyaux construits en métal amorphe étant tous deux défavorablement affectes par les contraintes mécaniques : et il est très cassant, en particulier après un recuit de relaxation.
Ces caractéristiques créent de nombreux problemes de fabrication, en particulier dans la construction de noyaux magnétiques du type à empilement. 11 faut empiler un grand nombre de tôles, même
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pour atteindre un empilement de 2, 54 cm par exemple, et il est par conséquent très fastidieux de procéder à l'empilement des tôles de noyaux de transformateurs de puissance dont les dimensions atteignent habituellement un bon nombre de centimètres. De plus, le grand nombre de tôles incorporées dans le noyau donne un facteur de remplissage relativement faible comparé à celui d'un noyau en acier électrique à grains orientés classique.
Les tôles amorphes ne sont ni parfaitement planes, ni parfaitement lisses. Les tôles amorphes présentent des rides et des fossettes ainsi que des irrégularités superficielles. Ces caractéristiques, ainsi que le grand nombre d'interfaces entre les tôles provoquent le facteur de remplissage relativement faible. Le serrage du noyau amorphe en vue d'augmenter le facteur de remplissage applique au noyau des contraintes qui, a leur tour, accroissent les pertes dans le fer et les voltampères d'excitation requis pour magnétiseur le noyau.
Dans la technique connue, on s'est efforcé de nombreuses manieres differentes de diminuer le temps nécessaire pour procéder à l'empilement d'un noyau ä l'aide de tôles amorphes et aussi d"augmenter le facteur de remplissage. Des stratifiés composites utilisant des polymères ou des métaux à bas point de fusion pour unir plusieurs tôles en une seule, facilitent l'empilement d'un noyau, mais tout objet intercalé entre les tôles réduit le facteur de remplissage.
L'union métallurgique de plusieurs tôles amorphes pour créer un stratifié composite résout le problème de l'introduction d'une substance étrangère entre les tôles, mais une telle construction peut augmenter les pertes par courants de Foucault, apparemment parce que l'effet bénéfique de la présence d'un grand nombre de tôles minces est partiellement perdu par le contact
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e-me métal-métal produit par les jonctions métallurgiques, m
11 serait donc souhaitable de procurer un procédé nouveau et perfectionné de construction de noyaux magnétiques pour transformateurs de puissance à l'aide d'alliages amorphes,
lequel procédé devrait améliorer le facteur de remplissage du noyau tout en réduisant la sensibilité du noyau aux contraintes de serrage requises pour réaliser et maintenir un facteur de remplissage satisfaisant.
Suivant l'invention, un procédé de construction d'un noyau magnétique, pour un appareil inducteur électrique statique, en un alliage amorphe en vue d'améliorer le facteur de remplissage du noyau, de réduire les pertes dans le fer et de diminuer la sensibilité du noyau magnétique aux pressions de serrage de noyau, comprend les opérations consistant à couper des tôles à partir d'une bande d'alliage amorphe, ä empiler ces tôles amorphes afin de former une pile de tôles, l'opération d'empilement impliquant la division de la pile de tôles en plusieurs groupes par intercalation de plaques d'aplatissement rigides entre les groupes, les surfaces des plaques d'aplatissement qui sont en contact avec les tôles amorphes étant plus lisses que les surfaces de celles-ci,
à chauffer la pile de tôles groupées à une temperature prédéterminée inférieure à la température de cristallisation de l'alliage amorphe, cette température étant suffisante pour soumettre l'alliage amorphe ä un recuit de relaxation, ä presser la pile de tôles groupées pendant l'opération de chauffage pour produire une pression d'au moins 27, 579 kPa, mais inférieure à la pression qui amorcerait la jonction métallurgique de tôles adjacentes, à refroidir la pile de tôles groupées, à appliquer un champ magnétique de saturation à la pile de toles groupées et à utiliser les groupes de
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tôles de cette pile de tôles groupées, après l'opéra- tion de refroidissement, pour construire au moins une partie d'un noyau magnétique.
Le procédé comprend avantageusement l'Ope- ration consistant à recuire sous pression les tôles amorphes avant de les empiler en un noyau magnétique.
Dans une forme d'exécution préférée, les tôles amorphes sont soumises à un recuit de relaxation en une pile alignée sur bord. Des plaques d'aplatissement faites d'une matière non amorphe sont intercalées dans la pile de telle sorte que 5 à 10 tôles amorphes soient chaque fois séparées par une tôle d'aplatissement. La pile est soumise à une pression, au moins lorsqu'elle se trouve ä la température de recuit de relaxation souhaitée. La pression, dans une forme d'exécution préférée, est d'au moins environ 27, 579 kPa, la pression maximum étant suffisamment basse pour qu'une jonction métallurgique ne se forme pas. En général, 1a pression maximum est d'environ 689, 475 kPa.
Un noyau magnétique est construit à partir des tôles amorphes recuites sous pression. Les plaques d'aplatissement ne sont pas utilisées dans le noyau magnétique. Le noyau magnétique présente des configurations de couches différentes afin d'empêcher les joints des couches d'etre alignés dans la totalité de la structure du noyau. Dans une forme d'exécution préférée, le nombre de tôles par couche de noyau, avant que la configuration des joints de couches ne soit modifiée, est le mêrne que le nombre de tôles qui ont été recuites sous pression en tant que groupe, c'est-àdire le nombre de tôles amorphes entre deux plaques d'aplatissement voisines quelconques. Ce groupe de tôles amorphes recuit sous pression est avantageusement manipulé et empilé dans le noyau magnétique sous forme de groupe.
Les noyaux magnétiques construits au moyen
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de groupes de tôles amorphes recuits sous pression présentent un meilleur facteur de remplissage et une amélioration des pertes dans le fer en watts par kilogramme (W/kg), sans augmentation significative de la puissance d'excitation aux inductions de fonctionnement recommandées qui vont de 13 à 14 kg.
L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec reference aux dessins annexes, dans lesquels : la Fig. 1 est un bloc-diagramme indiquant les opérations du procédé d'une forme d'exécution préférée, les Fig. 2A, 2B et 2C illustrent des exemples de couches de tôles présentant des configurations de joints différentes qui peuvent être utilisées dans la construction d'un noyau magnétique ; la Fig. 3 est une vue en perspective illustrant l'empilement de groupes de tôles amorphes entre des plaques d'aplatissement ; la Fig. 4 est une vue en coupe d'un four à recuit de relaxation contenant une pile de tôles amorphes aplaties sous pression ; la Fig. 5 est une vue en perspective fragmentaire d'un noyau magnétique formé par empilement de groupes de tôles amorphes recuits sous pression ;
la Fig. 6 est un graphique comparant les pertes dans le fer en regard de l'induction pour des noyaux magnétiques construits conformément à l'inven- tion et des noyaux magnétiques construits conformément
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a d'autres procédés, la Fig. 7 est un graphique semblable au graphique de la Fig. 6, sauf qu'il compare la puissance d'excitation en regard de l'induction pour les mêmes noyaux magnétiques que ceux qui ont fourni les données pour le graphique de la Fig. 6 ; la Fig. 8 est un graphique qui compare les
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pertes dans le fer en regard de la pression utilisée dans le procédé de recuit sous pression de l'invention, pour deux inductions différentes;
la Fig. 9 est un graphique qui compare la puissance d'excitation en regard de la pression de serrage de noyau à deux inductions différentes pour un noyau magnétique forme de tôles amorphes recuites sous pression, et la Fig. 10 est un graphique comparant l'induction en regard des pertes dans le fer pour des noyaux magnétiques comportant des nombres différents de tôles amorphes par groupe.
La Fig. 1 est un bloc-diagramme qui esquisse les opérations du procédé de construction d'un noyau magnétique selon une forme d'exécution préférée de l'invention. L'operation 10 consiste à couper des tôles a partir d'une bobine de métal amorphe, par exemple une bande d'alliage amorphe 2605 S-2, commercialisée par Allied Metglas Products, de Parsippany, NJ 07054 (Metglas est une marque de fabrique déposée de la Société Allied Corporation). Les tô1es sont coupées ä la longueur voulue dans une bande présentant la largeur voulue. Les tôles sont coupées à l'angle souhaité par rapport à la dimension longitudinale de la bande, c'est-à-dire par rapport aux bords latéraux de la bande.
Par exemple, certaines tôles peuvent comporter une ou deux extrémités coupées perpendiculairement aux bords latéraux et d'autres peuvent être coupées à angle aigu, par exemple à 45 , pour former un joint à onglet.
Les différentes configurations d'extrémités et les différentes longueurs de tôles peuvent alors être combinées pour fournir plusieurs couches de tôles différentes du point de vue de la configuration des joints, chaque couche de tôles différente comprenant une ou plusieurs couches superposées identiques avant
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que la configuration des joints des couches soit modifiée. Etant donné que les tôles amorphes sont si minces, en pratique plusieurs tôles des mêmes dimensions sont empilées à la fois, et chaque configuration de joints se répète donc habituellement dans plusieurs couches adjacentes avant que cette configuration de joints de couches soit modifiée.
Les Fig. 2A, 2B et 2C illustrent des couches de toles comportant des joints de couches différents donnés à titre d'exemple, mais n'importe quelle configuration de joints souhaitée peut être utilisée. La Fig. 2A illustre une couche de tôles 24 qui est formée de trois tôles différentes A, B et C comportant toutes des extrémités coupées perpendiculairement aux bords latéraux des tôles. La Fig. 2B illustre une couche de tôles 24', qui est identique a la couche 24 représentée sur la Fig. 2A, sauf qu'elle est tournée de 180 autour de l'axe 26 qui est disposé perpendiculairement a travers les parties B formant les colonnes du noyau. La Fig. 2C illustre une couche de tôles 28 qui est formée de trois tôles D, E et F, qui présentent toutes des extrémités taillées en onglet.
Au lieu de reproduire la couche 28, la fois suivante où elle est attendue dans la série, on peut la tourner de 180 autour de l'axe 30 qui est disposé perpendiculairement à travers les parties formant culasse du noyau, c'est-à-dire le long de l'axe longitudinal de la colonne intérieure qui comprend la tile D. Ceci donne une configuration des joints supplémentaire pour la colonne intérieure dans les parties de culasse supérieure et inférieure du noyau magnétique.
L'opération 12 de la Fig. 1 implique l'empilement de tôles amorphes de configuration et de dimensions semblables qui ont été coupées dans l'opération 10, les bords de la pile étant alignes verticalement.
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Au lieu de former une pile de grande taille de tôles alignées suivant leurs bords, l'opération 14 de la Fig. 1 introduit cependant le concept consistant à intercaler des plaques d'aplatissement rigides a surface lisse entre les tôles amorphes.
Dans une forme d'exécution préférée de l'invention, les plaques d'aplatissement peuvent être des tôles en acier électrique a grains orientés réguliers, par exemple en M-4, ayant une épaisseur située dans la gamme normale utilisée pour la construction de transformateurs électriques de puissance, par exemple de 177, 8 à 304, 8 mieromètres.
La Fig. 3 illustre les opérations 12 et 14, mises en oeuvre ci l'aide d'un dispositif empileur 32.
Le dispositif empileur 32 comprend un socle robuste 34 et des organes de positionnement amovibles 36,38 et 40 s'étendant verticalement vers le haut à partir du socle 34. Une plaque d'aplatissement rigide à surfaces lisses 42 est placée sur le socle 34, deux de ses bords étant situés contre les organes positionneurs verticaux 36, 38 et 40. Pour faciliter l'empilement, les plaques d'aplatissement 42 sont choisies plus longues et plus larges que les tôles amorphes à aplatir. Elles sont aussi choisies avec une surface qui est plus lisse que la surface des tôles amorphes. Etant donné qu'une bande amorphe est formée par coulee en coquille, ses surfaces sont relativement rugueuses. Il n'est donc pas difficile de trouver des plaques d'aplatissement à surfaces plus lisses que celles des tôles amorphes.
Des tôles amorphes 46 de mêmes dimensions sont placées sur la plaque d'aplatissement 42, les organes positionneurs verticaux 38 et 40 étant utilisés pour aligner les bords latéraux 47 des tôles 46 avec le bord 49 de la plaque d'aplatissement 42.
Il est aussi important que les tôles amorphes
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46 soient a1 ignées l'une avec l'autre d'un groupe & l'autre dans la totalité de la pile. Une extrémité de chaque tô1e amorphe 46, telle que l'extrémité 51, est donc alignée avec un coin d'un des organes positionneurs, tel que le coin 53 de l'organe positionneur 38.
L'alignement des tôles 46 d'un groupe à l'autre dans la totalité de la pile assure que toutes ces tôles soient soumises à la meme pression de serrage.
Comme illustré ci-après par des données d'essai, le nombre de tôles dans chaque pile ou groupe de tôles amorphes est d'au moins environ 5 et ne dépasse pas environ 10. Le groupe de tôles amorphes est alors couvert par une autre plaque d'aplatissement 42 et un autre groupe de tôles amorphes est placé sur cette plaque d'aplatissement. Ce processus est répété jusqu'a ce qu'une hauteur de pile prédéterminée soit obtenue, le groupe final 44 de tôles amorphes 46 etant représenté en place sur une plaque d'aplatissement 42. Chaque groupe peut comporter exactement le même nombre de tôles amorphes ; ou, étant donné que les tôles amorphes sont si minces, chaque groupe peut être sélectionné pour la hauteur de la pile sans tenir compte du nombre réel de tôles par groupe.
Une autre plaque d'aplatissement (non représentée sur la Fig. 3) est alors placée sur le groupe 44 pour compléter une pile 50. Les organes de positionnement ou d'alignement 36,38 et 40 sont alors retirés du socle 34 et un élément supérieur robuste semblable au socle 34 (non représenté sur la Fig. 3, mais désigné en 34'sur la Fig. 4), est placé sur le dessus de la pile résultante pour maintenir en sandwich la pile 50 de tôles amorphes comprenant les plaques d'aplatissement intercalaires, entre le socle et l'élément supérieur du dispositif empileur 32.
Dans l'opération 16 de la Fig. 1, la pile 50
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de tolets amorphes préparée conformément aux opérations 12 et 14 est alors soumise à un cycle de chauffage et de refroidissement prédéterminé. Cependant, au lieu de simplement chauffer et refroidir la pile 50, il est prévu dans l'opération 18 de la Fig. 1, de comprimer la pile 50, au moins pendant la partie de chauffage du cycle de chauffage et de refroidissement. L'opération de compression aplatit les tôles amorphes 46 des groupes 44 et atténue la rugosité superficielle des tôles amorphes, afin d'améliorer le facteur de remplissage d'un noyau magnétique construit à partir de ces tôles.
La Fig. 4 illustre un exemple de réalisation des opérations 16 et 18, la pile 50 étant représentée dans un four 52 comportant une source de chaleur 54.
Par exemple, le four 52 peut comprendre des éléments résistifs électriques (non représentés) et la source 54 peut être une source d'énergie électrique. La flèche 56 indique que la pile 50 est soumise à une compression entre le socle et l'élément superieur 34 et 34', respectivement, du dispositif empileur 32. Des données d'essai indiquent que la pression doit être d'au moins environ 27, 579 kPa et de préférence d'au moins environ 68, 947 kPa, le maximum supérieur étant inférieur ä la pression qui provoquerait des jonctions métallurgiques entre des tôles amorphes adjacentes. 11 est important d'empêcher les jonctions métallurgiques en raison de leur capacité d'accroitre les pertes par courants de Foucault dans le noyau magnétique resultant.
En général, la pression maximum est d'environ 689, 475 kPa.
La pression représentée par la flèche 56 sur la Fig. 4 peut être fournie par l'un quelconque de plusieurs agencements différents. Elle peut être simplement fournie par un poids placé sur la pile 50.
Elle peut être fournie par des éléments tels que des
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ressorts et/ou des boulons qui s'étendent entre le socle et l'element supérieur 34 et 34', respectivement. Elle peut être fournie par une presse installée à l'exterieur du four 52, qui comporte un element traversant une ouverture dans le four 52 et en prise avec l'élément supérieur, etc.
Le four peut être du type à lots ou du type continu, comme on le souhaite, une atmosphère inerte de protection, par exemple d'azote, y étant maintenue. Un cycle de chauffage et de refroidissement typique pour des alliages amorphes implique un cycle d'échauffement pendant lequel les tôles amorphes sont amenées à une temperature prédéterminée de recuit de relaxation, inférieure à la température de cristallisation de l'alliage amorphe utilisé. La température de recuit de relaxation est habituellement comprise entre 350 et 400 C. Le temps requis pour atteindre la température souhaitée dépend du four et de la masse dans le four, mais est habituellement de 3 à 4 heures.
Les tôles amorphes sont alors maintenues à la température prédéterminée pendant 1 ä 2 heures et c'est pendant ce temps de maintien à temperature que les résultats de l'aplatissement sont obtenus. 11 suffit donc d'exercer les forces de compression pendant cette partie du cycle.
Les forces de compression peuvent toutefois être appliquées sans inconvénient pendant le cycle de chauffage et de refroidissement complet. Les totes amorphes sont alors admises à refroidir naturellement jusqu'à environ 200 C, tandis qu'elles restent encore dans l'atmosphère protectrice du four 52, sans l'aide d'un quelconque moyen pour régir la vitesse du refroidissement, après quoi les tôles amorphes peuvent être retirées du four 52.
Dans une forme d'exécution préférée de l'invention, les tôles amorphes sont soumises à un champ
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magnétique de saturation pendant des parties prédéter- minées du cycle de chauffage et de refroidissement, par exemple pendant ses parties de chauffage, de maintien a temperature et de refroidissement. Cette Operation est illustrée en 20 sur la Fig. 1 et est représentée sur la Fig. 4 comme étant réalisée avec une bobine électrique 58 encerclant la pile 50 tandis qu'elle se trouve dans le four 52. La bobine 58 est connectée à une source appropriée d'énergie électrique 60. Un champ d'environ 10 Oe s'est avéré être adéquat, la direction du champ étant alignée sur l'axe longitudinal des tales de colonne ou de culasse en cours de traitement.
Bien que les figures n'illustrent qu'une seule pile de tôles amorphes entre les plaques d'aplatissement, il va de soi que plusieurs groupes peuvent être disposes entre chaque fois deux plaques d'aplatissement adjacentes. Si plus d'un groupe est place entre des plaques d'aplatissement voisines, ils doivent tous présenter la même orientation que celle illustrés pour le groupe 44 sur la Fig. 3, de telle sorte que l'orientation du champ magnétique soit correcte.
Avant le recuit de relaxation sous pression conforme à l'invention, les tôles amorphes, venues de coulée, comportent des bossettes, des rides et des ondulations qui sont visibles à l'oeil nu. Après le recuit de relaxation sous pression, les bossettes, rides et ondulations disparaissent des surfaces des tôles. Des essais au profilomètre effectués sur les surfaces des tôles, avant et après aplatissement sous pression, démontrent une réduction nette des points
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'lev' surélevés. s
L'opération 22 concerne le procédé de construction d'un noyau magnétique pour un appareil inducteur électrique statique, tel qu'un transformateur de puissance, à partir des groupes 44 de tôles amorphes 46
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aplaties sous pression et ayant fait l'objet d'un recuit de relaxation.
Après le processus de recuit de relaxation, les groupes 44 de tôles amorphes peuvent être joints au niveau de leurs bords, si on le souhaite, pour faciliter les manipulations et empêcher les tôles cassantes de "perdre" des paillettes, etc., a l'aide d'une résine époxyde ou d'un autre agent de jonction approprie. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 210 709 décrit une jonction marginale appliquée à des noyaux magnétiques construits en acier électrique à grains orientés classiques, mais le procédé pourrait aussi être appliqué à des tôles amorphes si la résine n'est pas admise à pénétrer entre les tôles. Par exemple, on peut utiliser une résine durcissable sous l'effet des rayons ultraviolets, qui peut etre instantanément gélifiée par ceux-ci dAs qu'elle est appliquée.
Etant donne que les tôles amorphes sont déjà disposées en de petits groupes grâce au processus de recuit de relaxation, elles peuvent être facilement empilées en un noyau, groupe par groupe, sans nieces- siter une jonction marginale. Dans une forme d'exécution préférée de l'invention, le nombre de tôles de chaque groupe 44 détermine le nombre de tô1es avant que la configuration de joints se modifie. Ainsi, si chaque groupe 44 comprend 10 tôles, 10 épaisseurs de tôles adjacentes présenteraient la même configuration de joints entre les tôles de colonne et de culasse formant chaque couche. Les groupes suivants de tô1es de colonne et de culasse établiraient alors une autre configuration de joints telle que les joints entre deux groupes adjacents quelconques de tôles dans le noyau ne seraient pas en ligne.
La Fig. 5 est une vue en perspective fragmentaire d'un noyau magnétique triphasé 62 du type formant
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âme en cours de construction suivant l'opération 22 de la Fig. l. L'invention est également applicable à des noyaux magnétiques monophasés du type formant âme, ainsi qu'à des noyaux monophasés et triphasés du type formant enveloppe. Le noyau magnétique 62 comprend une partie formant culasse inferieure 64, une première et une seconde partie extérieure formant colonne 66 et 68, respectivement, et une partie intérieure formant colonne 70.
Comme illustré par les flèches 72 et 74 sur la Fig. 5, le groupe 44 de tôles amorphes aplaties sous pression 46 doit être mis en place sur la partie formant culasse inférieure 64, afin de venir en butée contre des groupes de tôles aplaties sous pression qui ont déjà été mises en place sur les parties formant colonne 66,68 et 70.
Plusieurs noyaux magnétiques monophasés en I de mêmes dimensions ont été construits a l'aide de tôles amorphes de 13, 97 cm de largeur, ont été traités avec et sans un aplatissement sous pression et ont été vérifiés pour obtenir une indication de la valeur du recuit de relaxation sous pression en regard de l'absence de toute pression délibérément ajoutée pendant un recuit de relaxation. Un noyau a aussi été construit en une matière amorphe aplatie sous pression sans l'aide des plaques d'aplatissement intercalaires, en vue d'obtenir une indication de l'amélioration déterminée par la présence des plaques d'aplatissement.
Les résultats des essais sont indiqués sur les Fig. 6 et 7, la Fig. 6 comparant les pertes dans le fer en watts par kilogramme (W/kg) en regard de l'induction en kilogauss (kG) et la Fig. 7 comparant la puissance d'excitation du noyau en voltampères par kilogramme (VA/kg) en regard de l'induction en kG.
La courbe 80 sur la Fig. 6 indique les pertes dans le fer d'un noyau construit conformément à l'in-
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vention, la pression de 27, 579 kPa étant utilisée pendant l'operation d'aplatissement sous pression. Cinq tôles amorphes ont été empilées entre des paires adjacentes de plaques d'aplatissement et, après aplatissement sous pression, les 5 tôles ont été manipulées ä l'état de groupe et empilées pour former un noyau
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magnétique.
La configuration des joints reste ainsi la magne mêrne pour les 5 tôles d'un groupe et elle se modifie ensuite en une nouvelle configuration de joints pour les 5 tôles suivantes, etc. 11 convient de noter que les pertes en watts par kilogramme augmentent avec l'induction. 11 est donc courant de faire fonctionner des noyaux construits en métal amorphe à une induction moins élevée que des noyaux construits en matière ä grains orientés réguliers, par exemple à environ 13 kG pour du metal amorphe jusqu'a environ 17, 15 kG pour de l'acier à grains orientés réguliers.
La courbe 82 illustre les pertes dans le fer d'un noyau empile ä raison de 5 tôles ä la fois, de manière à obtenir la même configuration de joints que le noyau qui fournissait les données de la courbe 80, mais les tôles du noyau n'ont pas été soumises à une pression pendant le processus de recuit de relaxation.
11 convient de noter que les pertes dans le fer du second noyau sont nettement plus élevées à toutes les inductions.
La courbe 84 illustre les pertes dans le fer
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d'un noyau qui a été empilé à raison d'une tôle ci la fois pour modifier ou changer la configuration des joints d'une tôle à la tole suivante dans le noyau. Cette procédure est très fastidieuse et n'est pas recommandée pour la production, mais elle a été choisie afin d'obtenir des données, car il s'agit d'une construction de noyau souhaitable du point de vue magnétique. 11 convient de noter que bien que les pertes
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dans le fer avaient chuté par rapport au noyau associe à la courbe 82, les pertes dans ce troisième noyau sont encore plus élevées ä toutes les inductions que celles dans le noyau construit conformément à l'invention.
La courbe 86 illustre les pertes dans le fer d'un noyau construit en tôles amorphes qui ont été recuites sous pression, mais sans l'aide des plaques d'aplatissement. On a constaté que, sans les plaques d'aplatissement, la pression appliquée ä l'épaisse pile de tôles amorphes transmet le motif ondule des toles amorphes venu de coulée et constitué de rides et de bossettes, sous forme d'un motif ondulé parallele a la longueur de la bande.
L'imbrication de telles tôles au niveau des joints donne des motifs d'ondulations en croix, ce qui forme des espaces d'air et aboutit à un facteur de remplissage qui laisse ä désirer. 11 convient de noter aussi à l'examen de la courbe 86 que la perte en watts par kilogramme dans ce noyau est nettement plus élevée, pour toutes les inductions, que celle du noyau construit conformément à l'invention.
Bien que la perte en watts par kilogramme soit plus importante que la puissance d'excitation, aussi longtemps que celle-ci n'est pas excessive, la puissance d'excitation pour les quatre noyaux testés en vue d'obtenir les données de la Fig. 6 a aussi été mesurée et les résultants en sont indiqués sur la Fig. 7.
Les courbes de la Fig. 7 ont les mêmes chiffres de référence que les courbes de la Fig. 6, sauf qu'elles ont
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été affectées d'un indice prime, ce qui permet facilement d'établir la relation. 11 convient de noter que la puissance d'excitation ne diffère pas fortement entre les noyaux, sauf que la puissance d'excitation requise par le noyau construit conformément à l'invention était inhabituellement é1evée à 15 kG. Cependant, comme expliqué plus haut, les noyaux amorphes ne sont
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pas mis en oeuvre en pratique au-dessus d'environ 13 kG, de sorte que la haute valeur relevee ä 15 kG n'est pas importante.
Le facteur de remplissage des noyaux dont les tôles ont été recuites sous pression est supérieur d'environ 10% à celui des noyaux dont les tôles n'ont
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pas été recuites sous pression, dans le cas ou les pas e u mesures sont effectuées sans pression de serrage exercée sur les noyaux. Lorsque la mesure s'effectue avec la pression de serrage, l'amélioration du facteur de remplissage est d'environ 2% pour les noyaux construits en tôles aplaties sous pression. Comme indiqué ci-après, les tales aplaties sous pression ne sont de loin pas aussi sensibles à 1a pression de serrage du noyau, lorsque le noyau est assemblé, que les tôles amorphes qui n'ont pas été aplaties sous pression.
Des données d'essai ont aussi ete obtenues ä partir de noyaux monophasés en I construits à partir de töles amorphes de 5, 1 cm de largeur et de 25, 4 cm de longueur. Les tôles ont été empilées à raison de 7 par groupe entre des plaques d'aplatissement, des pressions différentes étant exercées sur des groupes différents en vue d'obtenir une indication concernant l'effet de la valeur de la pression pendant le cycle de recuit de relaxation à chaud. Des noyaux d'une hauteur de 6, 35 mm ont alors eté construits et leur perte en watts par kilogramme, ainsi que leur puissance d'excitation, ont été vérifiées, ce qui a donnE respectivement les courbes des Fig. 8 et 9.
La Fig. 8 indique la perte dans le fer en regard de la pression utilisée pendant le processus de recuit, tandis que la Fig. 9 indique la puissance d'excitation en regard de la pression de serrage de noyau utilisée pour maintenir les parties formant colonne et formant culasse des'noyaux construits à partir des tôles aplaties sous pression. 11
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convient de noter que les pertes dans le fer s'amélio- rent avec la pression d'aplatissement utilisée pendant le processus de recuit. Le facteur de remplissage du noyau s'améliore également à mesure qu'augmente la pression utilisée pendant le cycle de recuit de relaxation et il passe d'environ 66 a 71%.
Mors que les courbes de la Fig. 9 indiquent que la puissance d'excitation augmente avec la pression de serrage de noyau pour une induction de 14 kG, la puissance d'excitation est essentiellement non affectée par la pression de serrage de noyau pour l'induction recommandée de 13 kG.
Des noyaux semblables à ceux utilisés pour obtenir les données des Fig. 8 et 9 ont aussi été construits au moyen de tôles aplaties sous pression, qui ont été aplaties en nombres différents par groupe present entre les plaques d'aplatissement, puis les groupes ont été utilisés pour construire le noyau. Le tableau I ci-dessous indique les pertes en watts par kilogramme pour les différents noyaux à diverses inductions, la puissance d'excitation et les facteurs de remplissage.
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TABLEAU 1 INDLCTION (kG)
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<tb>
<tb> Tales <SEP> 12 <SEP> 13 <SEP> 14 <SEP> 15 <SEP> Facteur
<tb> par <SEP> # <SEP> de <SEP> remgroupe <SEP> plisW/kg <SEP> VA/kg <SEP> W/kg <SEP> VA/kg <SEP> W/kg <SEP> VA/kg <SEP> W/kg <SEP> VA/kg <SEP> sage
<tb> 5 <SEP> 0, <SEP> 191 <SEP> 6, <SEP> 58 <SEP> 0, <SEP> 224 <SEP> 10, <SEP> 27 <SEP> 0, <SEP> 257 <SEP> 15, <SEP> 80 <SEP> 0, <SEP> 304 <SEP> 24, <SEP> 18 <SEP> 73, <SEP> 4
<tb> 10 <SEP> 0, <SEP> 213 <SEP> 10, <SEP> 03 <SEP> 0, <SEP> 255 <SEP> 15, <SEP> 18 <SEP> 0, <SEP> 306 <SEP> 22, <SEP> 22 <SEP> 0, <SEP> 356 <SEP> 29, <SEP> 70 <SEP> 75, <SEP> 0
<tb> 20 <SEP> 0, <SEP> 260 <SEP> 11, <SEP> 46 <SEP> 0, <SEP> 310 <SEP> 17, <SEP> 34 <SEP> 0, <SEP> 381 <SEP> 24, <SEP> 64 <SEP> 0, <SEP> 460 <SEP> 36, <SEP> 30 <SEP> 72, <SEP> 1
<tb> 30 <SEP> 0, <SEP> 519 <SEP> 13, <SEP> 05 <SEP> 0, <SEP> 640 <SEP> 18,
<SEP> 92 <SEP> 0, <SEP> 735 <SEP> 25, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 858 <SEP> 33, <SEP> 44 <SEP> 73, <SEP> 9
<tb> 50 <SEP> 0, <SEP> 715 <SEP> 12, <SEP> 78 <SEP> 0, <SEP> 891 <SEP> 20, <SEP> 59 <SEP> 1, <SEP> 098 <SEP> 25, <SEP> 74 <SEP> 1, <SEP> 142 <SEP> 35, <SEP> 64 <SEP> 78, <SEP> 0
<tb> 70 <SEP> 0, <SEP> 768 <SEP> 15, <SEP> 73 <SEP> 0, <SEP> 955 <SEP> 23, <SEP> 54 <SEP> 1, <SEP> 109 <SEP> 34, <SEP> 10 <SEP> 1, <SEP> 388 <SEP> 46, <SEP> 20 <SEP> 78, <SEP> 9
<tb> 100 <SEP> 1, <SEP> 428 <SEP> 22, <SEP> 88 <SEP> 1, <SEP> 507 <SEP> 28, <SEP> 16 <SEP> 1, <SEP> 723 <SEP> 38, <SEP> 28 <SEP> 2, <SEP> 020 <SEP> 55, <SEP> 66 <SEP> 80, <SEP> 0
<tb>
La Fig. 10 est un graphique qui compare l'induction en regard des pertes dans le fer pour les noyaux empilés à l'aide de nombres de tôles différents par groupe, au moyen des données provenant du tableau I. 11 ressort de la Fig.
10 que le nombre de tôles par groupe doit, en général, etre compris entre 5 et 10. La courbe en traits interrompus de la Fig. 10 a été tracée à partir des données obtenues avec un noyau construit en acier à grains orientés réguliers M-4 à des fins de comparaison avec les noyaux amorphes. 11 convient de noter qu'avec 50 tôles amorphes par groupe, l'avantage de la nature amorphe est perdu. Etant donne que le métal amorphe coûte davantage au kilogramme que l'acier orienté à grains réguliers, pour obtenir un quelconque avantage de l'utilisation du métal amorphe, il faut que le nombre de tôles par groupe ne soit pas
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superieur a 20 et soit de preference compris entre 5 et 10.
En résumé, on a décrit un procédé nouveau et perfectionné de construction d'un noyau'magnétique à partir de tôles de mental amorphe, qui améliore le facteur de remplissage et les pertes dans le fer (W/kg) sans affecter défavorablement la puissance d'excitation (VA/kG) du noyau. En fait, le processus de recuit de relaxation conforme a l'invention rend les noyaux nettement moins sensibles a la pression de serrage de noyau utilisée pour consolider les noyaux assembles.
<Desc/Clms Page number 21>
EMI21.1
<tb>
<tb>
LEGENDE <SEP> REFFERENCE <SEP> FIGURE
<tb> NO
<tb> Sectionnement <SEP> de <SEP> la <SEP> bande <SEP> amorphe <SEP> en <SEP> tôles <SEP> 10 <SEP> 1
<tb> Empilement <SEP> de <SEP> tôles <SEP> amorphes <SEP> en <SEP> une <SEP> pile
<tb> alignee <SEP> sur <SEP> bord <SEP> 12 <SEP> l
<tb> Intercalation <SEP> de <SEP> plaques <SEP> d'aplatissement
<tb> rigides <SEP> dans <SEP> la <SEP> pile <SEP> de <SEP> tôles <SEP> amorphes
<tb> pendant <SEP> les <SEP> operations <SEP> d'empilement <SEP> pour
<tb> obtenir <SEP> des <SEP> groupes <SEP> de <SEP> töles <SEP> amorphes <SEP> 14 <SEP> 1
<tb> Chauffage <SEP> et <SEP> refroidissement <SEP> de <SEP> la <SEP> pile
<tb> de <SEP> toles <SEP> groupées <SEP> suivant <SEP> un <SEP> cycle
<tb> prédéterminé <SEP> 16 <SEP> 1
<tb> Compression <SEP> de <SEP> la <SEP> pile <SEP> de <SEP> boles <SEP> groupées
<tb> pendant <SEP> l'opération <SEP>
de <SEP> chauffage <SEP> pour
<tb> aplatir <SEP> les <SEP> tôles <SEP> amorphes <SEP> sans <SEP> jonction <SEP> 18 <SEP> l
<tb> Application <SEP> d'un <SEP> champ <SEP> magnétique <SEP> de
<tb> saturation <SEP> aux <SEP> tôles <SEP> empilées <SEP> pendant
<tb> une <SEP> partie <SEP> choisie <SEP> du <SEP> cycle <SEP> de
<tb> chauffage <SEP> et <SEP> de <SEP> refroidissement <SEP> 20 <SEP> l
<tb> Construction <SEP> d'un <SEP> noyau <SEP> magnétique <SEP> pour
<tb> des <SEP> appareils <SEP> inducteurs <SEP> électriques
<tb> statiques <SEP> à <SEP> l'aide <SEP> des <SEP> groupes <SEP> de
<tb> tôles <SEP> amorphes <SEP> aplaties <SEP> 22 <SEP> 1
<tb> Source <SEP> de <SEP> chaleur <SEP> pour <SEP> four <SEP> 54 <SEP> 4
<tb> Energie <SEP> électrique <SEP> pour <SEP> produire <SEP> un
<tb> champ <SEP> magnétique <SEP> 60 <SEP> 4
<tb>
IDENTIFICATION DES CHIFFRES DE
REFERENCE
UTILISES DANS LES DESSINS.