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TRANS FORMATEUR SYMETRIQUE.
La présente invention a pour objet un appareil électro- magnétique composé d'un noyau en tôles de fer et d'un ou plusieurs enroulements, tel que : bobine de self, transfor- mateur, fer actif d'un induitpour appareil à induction, par exemple du type des appareils de Ferraris, électro - aimant pour relais, enroulement excitateur pour oscillateurs électro-acoustiques, etc...
L'invention est relative à des moyens pour abaisser les pertes dans le fer, diminuer la capacité des enroulements et augmenter la symétrie des appareils électromagnétiques.Les moyens conformes à l'invention peuvent être appliqués ensemble ou séparément dans des appareils à haute ou basse fréquence; ils relèvent la valeur de l'appareil et contribuent en parti-
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culier à augmenter son rendement, à uniformiser son champ magnétique et électrique et, par conséquent, à élever sa capacité de charge.
Conformément à l'invention on constitue le circuit magnétique par l'assemblage de noyaux partiels; la plus grande dimension de chacun d'eux, mesurée dans le plan de feuille tage et perpendiculairement au flux magnétique dans la par tie bobinée, est au plus égale à la plus pette di- mension de l'ouverture de la bobine; les noyaux partiels ou leurs groupes sont disposés de telle façon, qu'ils s'éten- dent dans des directions différentes.
L'assemblage des noyaux partiels ou de leurs groupes peutêtre effectué soitdans des plans parallèles 1 'soit dans des plans perpendiculaires l'un à l'autre. Les tôles séparées sont découpées suivant un gabarit simple et usuel de transformateur à noyau; de préférence, on constitue les noyaux des conformes à l'invention de tôles identiques. On obtient comme résultat un produit ressemblant extérieurement aux transformateurs cuirassés ou analogues qui possède des propriétés magnétiques au moins aussi bonnes que les transformateurs cuirassés mais qui surpasse ces derniers au point de vue électrique d'autant plus que la symétriedu noyau estPlus grande.
Il suffitsou- vent de Prendre des noyaux partiels dont la plus grande dimen- sion de section droite mesurée dans le plan des tôles est t égale à la plus petite dimension du noyau assemblé,' on a alors conservé,au point de vue magnétique,les avantages d'un noyau du genre de ceux des transformateurs cuirassés; si pour- tanton prend la plus grande dimension des'noyaux partiels, mesurée comme ci-dessus dans le plan des tôles, plus petite que la plus petite dimension du noyau assemblé, on obtient un noyau ayant des propriétés qui sont encore supérieures à celles des noyaux du genre de
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ceux des transformateurs cuirassés.
La figure 1 montre schématiquement en coupe la dtsposi- tion d'un transformateur cuirassé de cons truction ordinaire, ayant une section de noyau et éventuellement une ouverture de bobine carrée. Sur le noyau k sont empilés les enroulements s et les rondelles isolantes z, et des deux côtés du noyau se développent deux branches r1 et r2 servant de circuit de retour au flux. Cette forme constructive, bonne au Point de vue magnétique, produitdans beaucoup de cas une importante et indésirable capacité d'enroulement, inconvénient que l'on ne peut diminuer que par une dépense considérable de fer actif, due notamment à ce que l'on doit espacer les branches de retour des surfaces de bobines voisines.
Le transformateur à noyau représenté schématiquement sur la figure 2, nécessite beaucoup moins de fer que le trans- formateur cuirassé conforme à la figure 1 ; sa capacité d'en- roulemen t est considérablement moindre, mats sa construction n'est pas symétrique.
Si, conformément à l'invention, l'on constitue le noyau d'un transformateur du type de la figure 2, par l'assemblage de deux noyaux partiels k1, et k2, en disposant les branches de retour r1 et r2 dans des directions opposées, on obtient un appareil électromagnétique conforme à la figure 3, ressem- blant à un transformateur cuirassé, dont la capacité d'enrou- lemen t est encore plus faible que celle de 1'appareil de la figure 2, et qui conserve les propriétés magnétiques'du- transformateur cuirassé de la figure 1.
Si l'on constitue le noyau d'un appareil du type de la figure 2, par assemblage de quatre noyaux partiels k1, k2, k3, et k4, on obtient un appareil électromagnétique équivalent
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au point de vue magnétique au transformateur cuirassé de la figure 1 et au pointde vue électrique encore un lueu supérieur à la disposition de la figure 3, si, comme représenté sur les figures 4 et 5, on dispose dans les directions opposées: les branches de retour r1 et r3, d'une part,et r2 et r4, d'autre .Part, ou bien r1 etr4, d'une -part, etr2 etr3 d'autre par t.
Afin d'augmenter encore plus la symétried'un appareil électromagnétique ayant un noyau en quatre parties, on dispose conformément à l'invention, les noyaux partiels suivant la figure 6, de façon que les plans de feuilletage des noyaux voisine soient perpendiculaires l'un à 1'autre,Dans cette dis- position il est recommandé d'interposer entre les surfaces en contact des noyaux partiels des pièces de séparation t en matière isolante, par exemple des bandes minces de presspan oude feuilles de mica. Le périmètre du noyau d'un appareil suivantt la figure 6 estde 25% plus grand que dans les appa- reils des figures 1 à 5;
on laisse donc inutilisée magnétique- ment 36% de la -section formée par le noyau divisé en quatre parties. L'augmentation de symétrie donc rachetée par une augmentation d'un quart de la longueur moyenne de la spire de la bobine s et par un excédent correspondant de dépense de macère isolante pour les rondelles z. On pourra pourtant employer la disposition de la figure 6 dans beaucoup de cas où les valeurs de la capacité jouent un rôle primordial, par exemple dans les peti ts transformateurs pour la radio, en particulier pour changeurs de hautes fréquences.
Dans ces transformateurs il faut encore surveiller, que l'espace libre délimité à l'intérieur par les noyaux partiels, soit parfai- tement isolé au point de vue majnétique; on peut alors faire
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passer à travers ceespace des fils, en particulier des parties métalliques servant de connexions, qui peuvent même être en fer, sans influencer les appareils à haute fréquence d'une façon nuisible.
La section de l'espace 1 ibre délimité à l'intérieur par les surfaces des noyaux partiels et isolé magnétiquement, sera beaucoup moins importante par rapport à la section totale du noyau, lorsque le rapport-de l'épaisseur de chacun des noyaux partiels (mesurée dans le plan de feuilletage et perpendiculairement au flux magnétique dans la partte bobinée) à la plus petite dimension latérale du noyau entier, sera choisi encore plus faible que dans la disposition de la figure 6, où ce rapport est égalà 0,8.
L'espace libre isolé magné- tiquement disparaît complètement lorsque ce rapport prend la valeur 0,5, c'està dire quand l'épaisseur des noyaux partiels (mesurée dans le plan de feuilletage -et perpendiculairement au flux magnétique dans la partie bobinée) est égale à la moitié de la plus petite dimension de l'ouberture de la bobine, ou encore mieux de la Plus petite dimension latérale du noyau entter. Des appareils électromagnétiques construits ainsi sont représentés schématiquement sur les figures 7 et 8. L'appareil de la figure 7 a le même périmètre que le transformateur cuirassé de la figure 1, mais il esbeaucoup plus symétrique et a une capacité d'enroulementplus faible.
L'appareil de la figure 8 a le même périmètre que les appareils des figures 2 à 5, ,nais il est beaucoup plus symétrique et a une capacité - d'enroulement considérablement plus faible que dans ces appa- reils. Sa capactté d'enroulement est même visiblement plus pett te que dans l'appareil de la figure 6, construit avec un certain gaspillage de matière, parce que la distance des
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surfaces intérieures des branches de retour disposées en face des bobines s intervenant dans la capacité d'enroulement, est tci beaucoup plus grande que dans les appareils des figures précédentes.
Il n'est pas nécessaire que l'ensemble du noyau monté conformément à l'invention, ait un* section carrée, quoique cette forme de section permette d'obtenir la plus grande symétrie. En employant quatre noyaux partiels d'après la figure 3, on obtient un appareil électromagnétique, dans lequel le rapport des dimensions latérales du noyau est égal à 2 : 1, ceappareil peut être du reste construitd'après les figures 4 ou 5, comme il est représenté sur les figures 9 et 10.
Si l'on dispose quatre noyaux partiels d'après la figure 6, on obtient un appareil électromagnétique représenté sur la figure 11, où la section de l'espace libre isolé magnétiquement à l'intérieur est égale à 11% de la section totale du noyau, de façon que 89% de' cette section soit occupé par le fer actif. S'il est nécessaire de disposer plusteurs appare ils électromagnétiques du même genre à proximité l'un de l'autre, l'exigence de symétrie dans la disposition de l'ensemble de ces appareils de façon que l'influence mutuelle soitnégli- geable,
est souvent plus importante que la condition de symé- trie maxtmapour chaque appareil Particulier. On choisira alors des dispositions spéciales des noyaux, qui tiendront compte des besoins dans chaque cas, au préjudice de la symétrie que l'on peut obtenir dans chaque appareil. La figure 12 représente schématiquement à ti tr-e d'exemple, une coupe d'un appareil dit "angulatre" conforme à l'invention.
Si l'on ajoute au noyau de l'appareil de la figure 12 un noyau partiel k3, ayant une forme identique, on obtient l'appareil électromagnétique de la figure 13, dans lequel le
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rapport des dimensions latérales de l'ouverture de bobine est égal à 1 3; de tels appareils se prêtent surtout aux montages où ils sont disposés côtéà côté, de façon que la surface extérieure de la branche de retour r1 soitconstamment orien- tée vers les bobines de l'appareil Précédent ou su ivan t.
Si l'on dispose de la manière indiquée sur les figures 6 et Il quatre noyaux partiels, d'une section telle que disposés l'un à cô té de l'autre, ils donneraient un noyau ayant le rapport des dimensions latérales égal à 1 : 3, on obtient 1'appareil de la figure 14, où la section de l'espace libre isolé magnétiquement à 1'intérieur, n'occupe que 2% de la section to tale du noyau.
Les dessins représentant seulement quelques exemples de réalisation de noyaux conformes à l'invention,- par un fractionnement plus poussé et une autre disposition des noyaux partiels ainsi obtenus, on peut en effet t construire un grand nombre de noyaux différents.
Au .point de vue électrique la symétrie de l'appareil conforme à l'invention est augmentée par la composition de l'enroulement des parties ou groupes Partiels de façon que les parties ou groupes qui sont portés à des valeurs plus élevées du potentiel électrique moyen par rappor t au point neutre, soient entourés par des parties ou groupes portés à des -valeurs plus basses de ce potentiel. Un tel enroulement sera exécuté en galettes avec un nombre de bobines normalement pair; ces bobines ne sont pas disposées, d'après l'invention, de façon que leurs numéros d'ordre se suivent comme la série naturelle des nombres.
Les bobines partielles sont disposées, comme il est représenté schéma- tiquement à titre d'exemple, sur la figure 15 pour un enrou-
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lement composé de six bobines. Les bobines de rang impair se trouvent d'un cô té du milieu de l'en-roulement, et celles de rang pair - de 1'autre cô té; les numéros d'ordre croissent
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en se ra.P-Prochant au inilieu.
Dans le cadre de l'invention il y a encore d'autres dispositions des bobines. Dans un appareil électromagnétique avec plusieurs enroulements on peut constituer de la manière
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décri te un seul enroulement, ou bien fractionner con,;rarmé;nerat à 1 1 invention Pit4afeu?-e enroulements L ;nd4> ,>ndan > , et Nuts réunir ces enroulements de telle façon que les jJartitJ8 ou -grou.0e.s -JO rtés ; clF:J 6' l:GI: LGO"5' 1il..o'' ,:5 1 ''U .- '-'(">:- t ..: ,,) !;(;'lt b l.3 électrique moyen par rapport à la ligne neutre, soient inter- calés dans des parties ou groupes qui sont à des valeurs plus basses de ce potentiel.
La figure 16 représente schématique- ment un appareil électromagnétique conforme à l'invention avec deux enroulements indépendants, chaque enroulement étant
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composé de quatre bobines p a.; l 1 > ?1 ;c dl'; .Façon <1/>5 1 ..z:; :JO ?tn3<3 qui sont à des potentiels électriques moyens plus élevés par rapport au noyau 7f; désign?es J.J(w df:JS c?7,iwr.,rl"/", z;"'1.;Jt:Ji.:i, so tent int-7c.xléc;a dzns celles qui sont à des po tentte1s élec- triques moyens plus bas par rapport au noyau k et désignées par des chiffres romains.
En plus de ces deux bobinages à
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galettes on pourrait d'atlleurs d8jJos'3r un troisième enrou- lement, construit et disposé soit comme les enroulements à galettes susmentionnés, 80 t cv:zr4 un enou?w'tent c Z 1 ndri,iua ordinaire. Enfin on peut appliquer la mesure utilisée j'réquem- ment dans la construction des q?.;12;ls &.a;1#="t?;.<4aà;aéz;,s, aQ'sts- tant dans la séparation des bobines extrèmes d'un bobinage à galettes; il n'est pas nécessaire que- cette séparation donne des bobines partielles ayant le même nombre de sptres.
On peut donc toujours déplacer le point de prise de courant
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le long du pértmètre de la bobine; dans certains cas,surtout
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dans des appare ils pour la radio, GOfTZ"Ie dans des tf'Ctn::;j'o r,rza- teurs, "Push-,pul1 ", on choisira le point neutre électrique à proximité du noyau, afin d'obtenir un appareil symétrique par rapport au point neutre, permettant l'inversion par patres des bornes disposées symétriquement au point de vue électrique, sans changer la caractéristique de l'appareil.
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REfEND1 CATIONS' . 1.
Appareil é1ectro.'nagnétique, caractérisé en ce que son circuit magnétique est constitué en plusieurs groupes composés de tôles, (de chacun de ces groupes mesurée dans .le plan des tôles et perpendiculaire- ment au flux magnétique dans la -partie bobinée, étant é- gale à ou plus petite que la plus petite dimension de 1 ' ouver ture de la bob ine, etles branches de retour de ces circuits magnétiques élémentaires étant disposées dans des directions différentes, soit dans des plans parallèles, soit dans des plans perpendiculaires.
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2..Appareil é1e cG omagné tique, crzractérisé en ce que son ou ses enroulements qui peuvent être indépendants, sont disposée sur le-, noyau en plusieurs groupes ou parties disposées de telle façon que les bobines qui se trouvent à des Po tentiels plus élevés so tent à proximi té du centre de symétrie esoient encadrées par des bo b ines à des po ten-
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