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IDUVEAU proCEDE DE CONSTRUCTRON DE NOYAUX FEUILLEl'ES POUR APPAREILS ELECTRO-, -!}NE'l'IG1JF.8 A INDÜC3'EGYT.-
La présente invention est relative à des perfectionnements, changements et additions à celle objet du brevet principal et concerne des noyaux magnétiques à tôles empilées pour appareils électriques à induction, tels que.les transformateurs les bobines de réactance, ainsi que leur méthode de fabrication.
Un moyen de surmonter les difficultés résultant des pertes relativement éle- vées qui ont lieu aux coins du noyau, ces difficultés étant expliquées en détail dans le brevet principal, consiste à constituer le noyau en enroulant une bande d'acier magnétique, de sorte que tout le flux circule parallèlement à la direction du laminage, ou dans celle qui présente la reluctanoe minima.
Un tel noyau bobiné
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a été très favorable dans la construction de transformateurs de dimensions rela- tivement faibles; mais, pour diverses raisons mécaniques, cette construction s'est révélée moins économique quand il s'est agi d'enrouler des rubans de tôle de gran- des dimensions, afin de constituer deb noyaux suffisamment importants pour des ap- pareils de puissance élevée,
Un autre moyen de construire des noyaux de tôles empilées, dans lesquels la direction du flux suit la line de moindre reluctance, au voisinage des joints, consiste à assembler les tôles, dont chaque coin a été coupé en diagonale, de ma- nière à obtenir un joint à 45 , à chaque coin.
On voit toutefois que, si les joints des divers coins d'un noyau coïncident avec la diagonale reliant les coins interne et externe correspondants, tous les joints se trouveront en face les uns des autres, de telle sorte que la possibilité est grande de voir se former des intervalles aux joints, ce qui augmente la reluctance, même si l'on utilise des moyens appropriés pour serrer les tôles ensemble.
Le brevet principal présente un dispositif qui évite la formation d'inter- valles aux joints. Le présent perfectionnement a pour objet une construction par- fectionnée d'un noyau magnétique en tôles laminées dont les coins présentent une résistance minimum au flux et ont une forme qui facilite l'assemblage des tôles.
Un autre objet du présent perfectionnement est de présenter un noyau magné- tique dans lequel les t8les sont découpées à partir des feuilles métalliques de telle manière qu'après assemblage, le flux suit la direction magnétique la plus favorable des tôles, sensiblement sur tout le parcours du circuit magnétique.
L'invention sera d'ailleurs bien comprise si l'on se reporte à la descrip- tion qui suit et aux dessins qui l'accompagnent à titre d'exemples non limitatifs de réalisation et dans lesquels t - la fig.? est une vue en perspective, avec parties détachées, l'assemblage des tôles magnétiques, objet de la présente invention; - les fig.8 & 9 sont des courbes qui seront expliquées dans la description; - la fig.10 montre comment les tôles de la fig.7 peuvent être découpées sans porta dans une seule bande de tôle en matière magnétique; - la fig.11 est analogue à la flg.7, mais concerne une autre variante; la fig.12 est analogue à la fig.10 et concerne le noyau de la fig.11;
- la fig.13 est une vue en perspective, avec parties détachées d'un noyau à trois branches, conforme à l'invention; - la fig.14 est analogue à la fig.10, dans le cas du noyau de la fig.13;
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- lsefig,l5 et 17 représentent des variantes du noyau triphasé de la fig.13; - les fige 16 et 18 montrent le découpage correspondant, sans pertes, des tôles de ces derniers noyaux; - la fig,19 est une vue en perspective avec parties séparées, d'un noyau conforme à l'invention;
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- les fig.2d et 21 sont des courbes qui seront expliquées plus loin; - la fig.22 montre le découpage sans perte des tôles d'un noyau selon la fig.19, en partant d'une seule bande de tôle;
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- la fig*23 est une vue en perspective,avec parties séparées, d'un noyau triphasé conforme à l'invention;
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- la piu.24 montre le découpage de certaines t8les du noyau de la fig.23, avec perte minima, et en partant d'une seule bande de tôle;
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- la fig.25 est une vue en perspective d'une variante de la flg,Z3; la tig.26 montre le découpage de certaines tôles du noyau de la fig*25, avec perte minima, et en partant d'une seule bande de tale;
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- la fig,Z7 est une vue en perspective, avec parties séparées, de couches de tôles découpées suivant l'invention;
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- les fig*28 & 29 sont des courbes qui seront expliquées plus loin; la Pig.30 représente une méthode de découpage des tôles utilisées dans le noyau de la fig%97* en partant d'une bande de matière magnétique et avec la perte mi- nima; - la fig,31 est une vue en perspective d'un noyau à trois branches, conforme à une variante de l'invention;
- la fig.32 montre comment on peut découper sans perte les tôles utilisées dans le noyau de la Fig.31, en partant d'une bande de tôle en matière magnétique.
En se reportant à la fig.7, on voit un noyau à plusieurs couches 120 de
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., .!. . . t8les empilées, le nombre de ces couches dépendant de la dimension désirée pour le noyau, Chaque couche est constituée par plusieurs.tôles séparées, qui s'ap- puient très exactement les unes contre les autres et forment joint entre elles.
On peut employer dans chaque couche tout nombre approprié de tôles, et dans l'exem- ple de la fig.7, on a utilisé quatre tôles pour constituer une couche d'un noyau d'appareil à induction, tel qu'un transformateur. Il doit bien être entendu tou- tefois qu'on peut constituer,conformément à l'invention, un noyau ayant tout nom- bre approprié de branches et de traverses, comme par exemple un noyau triphasé (fig.13 à 18).
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Dans la fig.7, on a représenté des couches de tôles empilées, chacune de ces couches comportant des tôles 121 et 122 constituant les branches et des tôles 123 et 124 constituant les traverses, ou réciproquement. Les diverses tôles sont for- mées d'une bande dont la direction magnétique privilégiée se trouve dans le sens longitudinal de la bande, de manière à obtenir un noyau de reluctance minima. Ces tôles pourraient être poinçonnées à 45 à leurs extrémités pour n'offrir ainsi pra- tiquement aucun chemin au flux, suivant lequel il couperait cette direction privl- légiée.
Toutefois, comme on l'a vu plus haut, si tous les joints sont pratiquement en concordance, il existe quand même une grande difficulté pour éviter la formation de certains intervalles dans ces joints, même si l'on utilise des dispositifs de serrage approprier.
Pour obtenir un noyau ayant non seulement une réluctance minima aux coins, mais présentant aussi un certain recouvrement entre tôles voisines de couches adja- centes, afin de donner de l'"étanchéité" aux joints pendant le fonctionnement de l'appareil, on prévoit une construction des coins qui, non seulement se raccordent à 45 , mais dans lesquels les bords des tôles qui forment le joint sont découpés et assemblés de manière à déplacer les uns par rapport aux autres les Joints voi- sins des couches contigües de tôles, de manière à constituer un certain recouvre- ment.
C'est ainsi qu'une tôle 121 comporte une extrémité 125 coïncidant avec la diagonale joignant les coins 126 et 127. Toutefois son autre extrémité a un bord 128 décalé par rapport à la diagonale joignant les coins 129 et 130. Ce décalage peut être réalisé en maintenant l'existence d'un joint à 45 , grâce au joint com- portant une première partie 131, parallèle à l'axe longitudinal des tôles 121, et une seconde partie 132, parallèle à la diagonale reliant les coins 129 et 130,
Afin de constituer un joint relativement étanche entre la tôle 121 et la tôle voisine 123, l'extrémité correspondante de cette tôle 123 comporte d'abord une partie 133 parallèle à l'axe longitudinal de la tôle 121 (ou perpendiculaire à l'axe de la tôle 123), et une deuxième partie 134, parallèle à la diagonale ci- dessus.
De cette manière, la plus grande partie des arêtes 132 et 134 forment joint à 45 . L'extrémité opposée de la tôle 123 est coupée en diagonale, de ma- nière à présenter une arête 135 analogue à 1250
De même, la tôle 122 a une extrémité 136 coupée à 45 suivant la diagonale reliant les coins Intérieur et extérieur, l'extrémité opposée comportant une arête 137 parallèle à l'axe longitudinal du noyau, ou de la tle 122. et une arête 138
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parallèle à la diagonale correspondante. On voit aussi que la tale 124 a une extrémité en lig@e brisée pour s'adapter aux arêtes 137 et 138, et une extrémité opposée en diagonale.
Comme les couches 120 de tôles ont deux joints diagonalement opposés à 45 , coïncidant avec la diagonale entre coins interne et externe, ou formant un joint en ligne droite entre ces coins, et que les deux autres joints diagonalement oppo- sés sont décalés par rapport à la diagonale correspondante, on voit (Fig.7) qu'en constituant les couches voisines 140 comme on a constitué la couche 120, et qu'en empilant les couches de telle sorte que la couche 140 soit disposée inversée par rapport à la couche 120, les joints de chaque coin sont décalés les uns par rapport aux autres; ils présentent un recouvrement des diverses t8les de chaque couche avec les tôles voisines d'une couche contigüe, au voisinage du joint consodéré.
Le léger recouvrement réalisé dans cette construction empêche, au point de vue mécanique, une séparation des tôles, et cela réduit la possibilité de forma- tion d'intervalles aux joints, ainsi que la quantité de flux passant dans les coins en croisant la direction des grains du métal. Bien que les couches de tôles de la fig.7 soient représentées avec des couches contigues inversées, il doit rester en- tendu que,et on le désire, on peut empiler un nombre approprié de couches avec joints en cooincidence, et empiler ensuite un autre paquet Inversé par rapport aa premier. Dans chaque cas, il y a deux couches contigües disposées de manière in- versée, présentant un décalage des joints de ces couches.
On voit qu'avec plusieurs couches de tôle disposées comme ci-dessus, seule- ment une quantité minimum de flux passe transversalement au grain, et on obtient avec cette construction une amélioration considérable de rendement par rapport à la construction selon laquelle les tôles étaient munies de coins rectangulaires qui se recouvraient.
On a représenté Fig.8 ce résultat; on a porté en abscisses les pertes en % à 60 périodes et, en ordonnées, la densité du flux en %. La courbe 145 représente la perte en % dans les joints de noyaux, présentant des recouvrements rectangulai- res ordinaires, et la courbe 146 représente les mêmes pertes dans un noyau compor- tant des joints conformes à l'invention.
Pour montrer, en outre, l'amélioration du fonctionnement des noyaux conformes à l'invention, par rapport à ceux à joints rec- tangulaires, on a représenté Fig.9 une courbe pour laquelle on a porté en abscisses le courant d'excitation en %, et en ordonnées la densité du flux sa %* La courbe 147 correspond à un noyau à joints d'extrémité rectangulaires, la courbe 148 cor- respondant à un noyau à joints conformes à l'invention.
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Non seulement un tel noyau a un fonctionnement de meilleur rendement, mais en outre, les tôles peuvent être découpées sans perte dans une bande de largeur constante, On a représenté Flg.10, une bande 150 de matière magnétique, dont la direction privilégiée du flux est parallèle à son axe, comme représenté par une flèche. Les diverses tôles peuvent être découpées ou poinçonnées sans pertes dans cette bande 150, avec deux poinçons seulement, car chacun des ooins de oha- cune des tôles a une conformation analogue à celle d'un autre coin d'une autre tôle. On a représenté Fig.10 comment les tôles 121 et 124 peuvent être découpées sans perte dans une bande unique de tôle.
On voit donc par ce qui précède qu'on a réalisé une construction perfeotion- née de noyau constitué de paquets de tôles, dans lesquelles non seulement la quantité maximum de flux passe dans la direction magnétique privilégiée, mais en- core un recouvrement des extrémités des tôles offre aux joints une réluctance très faible, et empêche la séparation des tôles à ces joints. De plus, les différent couches peuvent avoir des largeurs analogues ou égales et sont poinçonnées sans perte dans une même bande. Enfin, cette construction des coins évite la forma- tion de vides dans cette partie du noyau,
On a représenté fig.ll une variante du noyau monophasé de la Fig.7, dont la couche 155 de tôles comprend les tôles 156 et 157 pour les branches, et 158 & 159 pour les traverses.
On voit que le joint entre les tles telles que 159 & 156 comprend une arê- te 160 parallèle à l'axe latéral du noyau, et une arête 161 parallèle à la diago- nale reliant les coins 162 et 163 du noyau. L'arête voisine de la tôle 156 com- porte une.encoche correspondante 164 dans laquelle pénètre la partie 160, et une arête 165 qui coopère avec l'arête 161, quand les tôles sont assemblées. On voit également que l'extrémité opposée de la tôle 159 comporte une partie 166 paral- lèle à l'axe latéral du noyau, et une partie 167 parallèle à la diagonale corres- pondante, tandis que l'extrémité coopérante de la tale 157 comporte une encoche 168 pour recevoir la partie 166, et une arête 169 correspondant à l'arête 167.
Les autres extrémités des tôles 157 et 156 ont respectivement des arêtes 170 et 171 découpées suivant la diagonale, et les tôles 158 ont également des extrémi- tés en diagonale pour coopérer avec les arêtes 170 et 1710
Pour réaliser un noyau dans lequel les joints adjacents des tôles contigües sont décalés, une couche 172 est constituée au moyen des t8les analogues à celles de la couche 155 ci-dessus, maladies t8les étant inversées en position, comme on le voit Fig.ll. On voit que les prolongements des tôles sont prévus aux deux
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extrémités d'une même t8le, de sorte que les joints décalés se trouvent aux ex- trémités d'une tôle de traverse, à l'une des extrémités des couches assemblées,
au lieu de se trouver diagonalement opposés, comme représenté Fig.7.
Dans le noyau perfectionné de la Fig.11, on voit que non seulement les t8les peuvent être prises dans une bande de largeur constante, mais quelles peuvent en outre être découpées sans perte (Fig.12), les tôles 156 à 159 ayant été numé- rotées pour montrer comment les joints concordent pour ne pas créer de perte.
L'invention s'applique, bien entendu, à un noyau ayant tout nombre approprié de paquets de tôles, et on a représenté Fig,13 un noyau triphasé comportant plu- sieurs couches contenant chacune sept tôles. On voit, sur cette figure, que les diverses couches sont faites au moyen des mêmes tôles, sauf que les couches sont empilées en sens inverse, de manière que les joints se recouvrent dans deux cou- ohes adjacentes, Les couches 176 de tôles comportent des tôles analogues 176 & 177 dans les branches extrêmes. La tôle 176 a une arête prolongée 178 parallèle à l'axe latéral du noyau, et une arête 179 parallèle à la diagonale reliant les coins 180 & 181, mais décalée par rapport à elle.
De même, la branche extérieure 177 a un prolongement 182 parallèle à ce même axe latéral, et une arête 183 pa- rallèle à la diagonale correspondante. Pour coopérer avec les tôles 176 et 177 des branches, on a prévu des tôles de traverse 184 & 185; la tôle 184 possède une encoche 186 coopérant avec la partie 178 et une arête 187 coopérant avec l'a- rête 179 de la tôle 176.
De même, la tôle de traverse 185 a une encoche 188 et une arête 189, coopé- rant respectivement avec les arêtes 182 & 183 de la tôle 177.
Une branche centrale 190 possède un joint 191 parallèle à l'axe latéral du noyau et un joint 192, décalé par rapport à la diagonale reliant les coins 193 & 194 de l'extrémité externe de la tôle 190. Des arêtes correspondantes sont pré- vues dans la tôle de traverse 184 et l'autre côté da la tôle 190 comporte une partie 196 et une partie 196 décalée par rapport à la diagonale correspondante.
De même, la tôle de traverse 185 possède des arêtes coopérantes, pour former un joint en diagonale décalé par rapport à la diagonale correspondante.
La tôle 176 coopère avec une tôle 197 de la traverse opposée, par un joint en diagonale 198, et la tôle 177 coopère avec la tôle de traverse 199 par un joint en diagonale 200, qui suit la diagonale reliant les coins correspondants.
La branche centrale 190 a une arête coopérant avec une arête de la tôle 197 pour former un joint en diagonale 201, reliant les coins correspondants; le côté op-
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-posé de cette tôle 190 coopère avec l'arête correspondante de la tôle 199 pour constituer le joint en diagonale 202.
Comme le montre la Fig.13, une couche voisine 203 de tles est constituée comme la couche 175, mais les tôles sont assemblées latéralement en sens inverse, de manière que les joints adjacents des couches contigües 175 & 203 se recouvrent,
On remarquera ,dans cette construction, que les extrémités des tôles de chaque couche, d'un coté de l'axe longitudinal, sont encochées de manière à décaler les joints de ces extrémités par rapport aux diagonales reliant les coins correspon- dants, tandis que les Joints de leurs extrémités opposées coïncident avec les dia- gonales reliant les coins correspondants.
Dans le noyau triphasé de la Fig.13, les diverses tôles, à l'exception de la branche centrale, peuvent être découpées sans perte dans une bande de matière magnétique, comme on le voit Fig.14, à l'exception de la tôle 190, qui complète la couche 175 de tôle.
Sur la Fig. 15, on a représenté un noyau triphasé comportant une couche 210, dans laquelle les extrémités des tôles possèdent des encoches et des prolongements coopérants, de sorte que les joints entre toutes les tôles sont décalés par rapport aux diagonales correspondantes. La couche 210 comprend les tôles des branches 212 et 213, la tôle 212 ayant des prolongements 214 & 215 parallèles à l'axe latéral et des parties 216 & 217 parallèles à la diagonale correspondante.
@ne tôle de traverse 118 a une extrémité qui coppêre avec l'extrémité correspondante de la tôle 112, et la tôle de traverse 119 a une extrémité qui coopère avec l'extrémité cornes- pondante de cette tôle 112, de manière à constituer des joints en ligne 'brisée, dont la plus grande partie est parallèle aux diagonales correspondantes, mais décalée par rapport à elles.
De même, la branche centrale 220 a un prolongement 221 parallèle à l'axe latéral, et une partie 222 parallèle à la diagonale correspondante, mais décalée par rapport à elle, cette diagonale reliant les coins 223 & 224. De même, la tôle 220 possède une extrémité avec les joints en ligne brisée 225 & 226, qui coopèrent avec l'extrémité voisine de la tôle 219.
La Fig.15 montre que les tôles de traverse 227 & 228 sont disposées respectivement corne les tôles 218 & 219. En réalité, les quatre tôles de traverse 218, 219, 227 & 228 sont exactement semblables entre elles et les tôles 212 & 213 sont également semblables entre elles*
Une couche 229 est ensuite prévue de manière que tous les joints entre t81es coïncident avec les diagonales reliant les coins correspondants.
De cette manière,
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en empilant une couche à joints coïncident avec les diverses diagonales, sur une couche à joints décalés par rapport aux dites diagonales, on crée des joints déca- les entre les couches contigües de tôles. Au lieu de décaler ces joints entre oou- ches contigües, on pourrait empilée un certain nombre de tôles de chaque type, et assembler ensuite ces paquets de manière à décaler les joints entre les divers pa- quets de tôles empilés,
Dans la Fig.16, on a représente la manière de découper les tôles des bran- ches et des traverses, à l'exception de la branche centrale 220, en partant d'une bande unique 230 de matière magnétique, avec perte minima.
En découpant les six tôles de deux formes différentes, qui constituent la couche 210, on subit une lé- gère perte 231, entre les extrémités des tôles 227 & 228. Mais cette petite perte 231 est très faible par rapport à la surface totale de la matière magnétique cons- tituant une couche. La branche centrale 220 est découpée dans une autre bande de matière magnétique,
Dans la Fig.17 on a représenté un noyau triphasé dans lequel chaque couche comporte une tôle de traverse qui a la longueur totale du noyau. Bien que cette construction orée un chemin pour le flux qui coupe la direction magnétique privi- légiée, à l'intersection entre cette longue tôle et la branche centrale, elle peut être préférée dans certains cas, pour des raisons d'ordre mécanique.
La construction suivant Fig.17 comporte plusieurs couches composées de tôles semblables, ces couches étant latéralement Inversées de manière à obtenir des joints décalés.
La couche 235 comporte une branche 236, avec une extrémité en diagonale 237 qui coopère avec une arête en diagonale 238 de la traverse 239. L'autre arête de la tôle 236 comprend une partie 240 parallèle à l'axe latéral du noyau, et une partie 241 parallèle à la diagonale reliant les coins 242 & 243, mais décalée par rapport à elle. Une tôle de traverse 244 a une arête en ligne brisée qui coopère avec les arêtes 240 & 241 de la tôle 236. Une tôle de branche 245 est découpée comme la tôle 236, sont extrémité 246 formant joint en diagonale avec l'extrémité 247 de la traverse 239, cette diagonale coïncidant avec celle qui relie les coins correspondants.
L'autre extrémité de la tôle 245 comporte une partie 248 parallèle à l'axe latéral du noyau et une partie 249 parallèle à la diagonale correspondante, mais décalée par rapport à elle. Une tôle de traverse 250 a une extrémité qui coo- père avec l'extrémité correspondante de la tôle 245, et une extrémité 251 qui coo- père avec l'extrémité correspondante de la branche 252. Cette dernière possède
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une arête 253 qui coopère avec une arête coopérante de la tôle 244. Lorsqu'une couche 254 de tôles, composée des même tôles que la couche 235, mais latéralement inversée, est empilée sur cette couche 235, on crée des joints décalés entre les couches contigües.
La Fig.18 montre comment on peut poinçonner sans perte les diverses tôles d'une couche, à l'exception de la branche centrale 252, en partant d'une bande uni- -que de tôle magnétique 255. La tôle 252 est découpée dans une autre bande de tôle avec une perte relativement minime.
La construction des coins de noyaux qui vient d'être décrite peut être en- core améliorée comme on va l'indiquer ci-dessous.
En se reportant Fig.19, on voit une couche 310 de tôles, comportant les branches 311 & 312, ainsi que les traverses 313 & 314, Pour constituer des joints en diagonale et à 45 , et réduire au minimum le trajet magnétique des coins dans lequel le flux coupe la direction des grains du métal, on conforme les tôles de telle sorte que, dans l'empilage de chaque coin, les joints soient tous décalés par rapport les uns aux autres et par rapport à la diagonale théorique reliant les deux coins interne et externe des tôles.
Avec cette construction, chaque arête de joint peut être plus voisine de la diagonale (et l'on peut quand même avoir un recouvrement suffisant) que dans la construction où tous les recouvrements se trouvent d'un même cote de cette diago- nale,,
La Fig.19 représente une couche 310, comportant les tôles 311, 312, 313,314 chacune des tôles ayant un joint en ligne brisée, dont la plus grande partie est parallèle à la diagonale reliant les coins correspondants.
Une arête de la tôle 311 a une partie 315 parallèle à l'axe latéral du noyau, et une partie 316 paral- lèle à la diagonale reliant les coins 17 et 18. De même, l'autre extrémité de la tôle 311 a une arête 319 parallèle à l'axe latéral du noyau et une deuxième partie 320 parallèle, mais décalée par rapport à la diagonale reliant les coins corres- pondants. La tôle voisine 313 s'adapte exactement sur ce joint en ligne brisée et comprend une autre extrémité 321 parallèle à l'axe latéral du noyau, et une partie 322 parallèle à la diagonale reliant les angles correspondants. De cette manière, les parties du joint parallèles à la diagonale en sont décalées d'une quantité proportionnelle à la longueur des parties 315 et 319, ou de celle de l'encoche 321.
Pour obtenir un coin du noyau'qui soit décalé vis-à-vis de la partie 320 de la t8le 311, on munit l'arête de la tale 315 d'une courte longueur
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323 parallèle à l'axe longitudinal du noyau, avant formetion du coin en question,
L'extrémité opposée de la tôle 313 est conformée de la même façon, et elle comporte une surface 324 formant un joint parallèle à l'axe latéral du noyau assem- blé, et une seconde partie 325 parallèle et décalée par rapport à la diagonale re- liant les coins correspondants. On voit également que la t8le 312 est équivalente à la tôle 311, la tôle 314 étant semblable à la tôle 313,
Pour former des joints décalés entre les deux couches voisines 310 et 330, les tôles de la couche 330 comportent les tôles 331, 332, 333 et 334.
Comme la tôle 331 de la couche 330 est placée, dans la construction de la Fig.19, à angle droit par rapport à la tôle 313 de la couche 310, le joint à 45 entre les tôles 331 et 333 est placé de l'autre côté de la diagonale, par rapport au joint formé par les arêtes 320 & 322, si l'on donne aux extrémités de la tôle 331 la même forme que celles de la tôle 313. C'est ainsi que la tôle 331 a une arête 335 parallèle à l'axe longitu- dinal du noyau (ou parallèle à l'axe de la tale 331), et une autre arête 336 paral- lèle à la diagonale voisine qui relie les coins 337 et 338.
De même, l'extrémité opposée de la tôle 331 comporte une arête 339 parallèle à l'axe longitudinal du noyau et une partie 340 parallèle mais décalée par rapport à la diagonale reliant les coins 341 & 342 du noyau. Avec cette construction, on voit que les arêtes 320 & 322 se trouvent d'un o8té de la diagonale voisine, tandis que l'arête 340 se trouve de l'autre côté. Ce résultat est obtenu du fait que les parties décalées 319 & 321, en des coins voisins de tôles contigües, sont parallèles à l'axe latéral du noyau, tan- dis que la partie 339 est parallèle à l'axe longitudinal de ce noyau. La tale 333 a une arête 343 parallèle à l'axe longitudinal du noyau assemblé, et une partie 344 parallèle à la diagonale.
En outre, l'extrémité opposée de la tôle 333 a une partie 345 parallèle à l'axe longitudinal du noyau, et une seconde partie 346 parallèle à la diagonale. La tôle 332 est semblable à la tôle 331 et la tôle 334 est la même que la tôle 333.
On voit que, lorsqu'une couche 310 est empilée sur une couche 330, les joints aux coins des tôles contigües seront symétriquement placés de chaque coté de la diagonale voisine reliant les coins correspondants. On obtient ainsi un recou- vrement avec un trajet minimum, pour le flux, qui coupe la ligne de réluctance mi- nima,
On a représenté Fig.20 & 81 une comparaison enqre les caractéristiques des joints perfectionnés selon l'invention et de ceux dont les coins rectangulaires se recouvrent. Ceshcourbes ont été tracées comme celles des Fig. 8 & 9, La courbe 350
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représente les pertes dans les coins des noyaux habituels à tôles rectangulaires enchevêtrées, la courbe 351 correspondant à la construction perfectionnée des coins selon l'invention.
De même, dans la Figeai, la courbe 352 représentant la curant magnétisant s'applique au noyau habituel à coins rectangulaires enchevêtrés , la courbe 354 s'appliquant aux joints de la présente invention et représentant de mime le courant magnétisant pour ce cas.
Cette construction des coins de noyau donne à ce dernier un excellent ren- dement magnétique, et sa construction en est très économique car les diverses tôles peuvent être découpées dans une seule tôle de matière magnétique ayant l'orientation convenable pour le flux. On a représenté Fig.22, une bande de tôle 360 dans laquelle deux poinçons peuvent découper simultanément toutes les tôles, ce découpage se fai- sant sans perte, en suivant les indications de la Fig.22.
Le noyau ainsi obtenu possède une réluctance minima aux coins, ses tôles peuvent être découpées dans une bande d'une seule largeur, avec seulement deux poin- cons différents, ou même avec un seul, si on peut retourner la bande de tôle lors des coupes successives. En outre, les extrémités de toutes les tôles analogues sont iden tiques et ces tôles peuvent être découpées sans perte,
L'invention peut, bien ehtendu, s'appliquer,quelque soit le nombre approprié de tôles, dans chaque couche du noyau; c'est ainsi qu'on a représenté Fig.23 un noyau à trois branches, applicable en particulier à un appareil électrique triphasé.
Ce noyau comporte une couche 360 comportant trois tôles pour les branches et quatre tôles pour les traverses, ces tôles étant découpées de telle sorte que les joints entre tôles continues soient décalés de chaque coté d'une diagonale reliant les coins interne et externe correspondants du noyau assemblé, certains joints étant décalés soit du côté de la branche, soit du coté de la traverse, par rapport à la diagonale voisine reliant les coins correspondants. c'est ainsi que la couche 360 comprend une tôle 361 d'une branche$ dont une extrémité possède une encoche 362 parallèle à l'axe latéral du noyau, et une arête 363 parallèle, mais décalée par rapport à la diagonale voisine reliant les coins 364 et 365.
Une traverse coopérante 366 possède un prolongement rectiligne 367, corres- pondant à la partie 362 de la tôle 361 et une partie 368 qui coopère avec la partie 363 de la tôle 361.
De même, la traverse 369, analogue à la traverse 366, a une partie 370 ooo- p4rant avec une encoche 371 de la tôle 361, ces deux parties étant parallèles à l'axe latéral du noyau assemblée L'autre partie du joint sensiblement en diagonale est constituée par une arête 372 de la tale 369 et l'arête 373 de la tôle 361, ces deux
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parties étant parallèles, mais décalées par rapport à la diagonale reliant les coins correspondants du noyau.
Le décalage relatif des joints aux extrémités de l'autre 'branche externe 397 est obtenu en prévoyant des prolongements dans la branche 397 et non dans la traverse, comme on l'a fait de l'autre cote. La tôle 397 oomporte donc un prolongement 374 parallèle à l'axe longitudinal du noyau et une partie 375 parallèle et décalée par rapport à la diagonale correspondante. Pour coopérer avec ces éléments, on a prévu une traverse 376, dont une partie 377 est parallèle à l'axe longitudinal du noyau et une partie 378 qui 8' adapte contre la partie 375 de la tôle
397.
De même, la traverse 379, analogue à la traverse 376, oomporte une partie
380 qui coopère avec l'arête 381 de la branche 397. Cette traverse 379 est munie d'une arête 382 qui coopère avec l'arête 383 de la tôle 397, ces deux arêtes étant parallèles et décalées par rapport à la diagonale voisine. L'autre extrémité de la tôle 379 possède une arête 384, parallèle à l'axe longitudinal, et une arête 385 en diagonale, faisant un angle approprié, tel que 45 , avec l'arête 384.
Une extrémité analogue de la traverse 376 possède une arête 386 parallèle à l'axe longitudinal du noyau, et une partie 387, faisant un angle approprié, tel que 45 , aveo l'arête 3860
Pour coopérer anec les traverses, on a prévu une branche centrale 388 et deux autres traverses 366 & 369,
La tôle 388 possède une arête 389 qui s'adapte sur l'arête 384 de la tra- verse 379, et une arête 390 qui coopère avec une partie de la'arête en diagonale 3850 L'autre partie de cette diagonale coopère avec l'arête 391 de la traverse 369. Une autre arête 392 de la traverse 369 ooopère avec une arête angulairement correspon- dante 393 de la branche 388.
L'arête 393 est décalée, par suite d'une arête 394 de la branche 388, parallèle à l'axe latéral du noyau, Une arête analogue 395 est pré- vue sur la traverse 369, pour coopérer avec l'arête 394. :un. joint semblable est prévu à l'autre extrémité de la branche 388, entre les traverses 366 et 376. On voit donc qu'en empilant sur une couche 360 une autre couche 396, semblable mais latérale- ment inversée par rapport à cette couche 360, on obtiendra des joints entre tôles continues qui se trouveront sur les cotés opposés des diagonales voisines reliant les coins interne et externe correspondants du noyau.
Dans la construction selon
Fig.23, on voit que les joints à chaque extrémité de la branche 361 sont du côté de la branche par rapport à la diagonale, tandis que les joints à chaque extrémité de la branche 397 sont du coté de la traverse, par rapport à la diagonale voisine du noyau. Toutefois, il doit être bien entendu que les joints des tôles peuvent être décalés tous d'un même coté, ou d'un côté ou de l'autre de la diagonale, dans divers
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coins, selon Inopportunité de l'application envisagée,,
La Fig.24 montre comment on peut découper toutes les tôles, sauf la branche centrale 388, dans une seule bande de tôle, avec la perte minima.
Cette perte 'est constituée seulement par un petit triangle entre les tôles 369 & 379, dont l'angle est tel qu'elles puissent ensuite coopérer avec les extrémités voisines des tôles de la branche centrale et de la traverse. La branche centrale 388 peut être constituée en découpant une tôle à extrémités triangulaires dans une tôle ayant la conformation des branches 361 et 397.
La Fig.25 représente une variante de noyau à trois branches, qui peut être utilisé en triphasé, ou en monophasé à trois branches, puisque la branche médiane a une largeur sensiblement double de celle des branches extérieures.
Cette construction comporte une couche 400 de tales, comprenant trois bran- ches et quatre traverses, le décalage des joints étant obtenu au moyen d'une couche voisine 401, composée de tôles analogues à celles de la couche 400, mais latérale- ment inversées.
La couche 400 comprend une branche 402 avec une arête 403 parallèle à l'axe latéral du noyau, et une arête 404 parallèle mais décalée par papport à, la diagonale voisine reliant les coins correspondants* La traverse voisine 405 a une arête 406 coopérant avec l'arête 403 et une partie 407 coopérant avec l'arête en diagonale 404 de la branche 402.
L'autre extrémité de la branche 402 comporte de même une arête 408 parallèle à l'axe latéral du noyau, et une arête 409 qui s'étend en diagonale à partir de cette arête 408 et est parallèle mais décalée par rapport à la diagonale reliant les coins correspondants du noyau,
De même, la traverse 410 possède une partie 411 qui s'adapte à l'arête 408 et'une partie en diagonale 412 coopérant avec l'arête 409. L'autre branche externe 413 comprend un prolongement 414 parallèle à l'axe longitudinal du noyau, et une se- conde partie 415 parallèle maisdécalée par rapport à la diagonale voisine.
De manière analogue, la traverse 416 comporte une arête 417 coopérant avec l'arête 414 et une partie 418 coopérant avec l'arête 415. L'extrémité opposée de la branche 413 est également munie de deux parties de joint 419 et 420, et la traverse voisine 421 pos- sède une encoche 422 coopérant auec 419, et une partie 423 coopérant avec l'arête 420. La branche centrale 424 comporte une partie prolongée 425 qui coopère avec une partie encochée analogue 426 de la traverse 421, le joint s'étendant en partie paral- lèlement à l'axe longitudinal du noyau et la partie en diagonale 427 coopère avec le joint en diagonale 428 de la traverse 421.
L'extrémité du même Coté de la bran- che centrale 424 comprend une arête en diagonale 430 et une arête 431 parallèle à
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l'axe latéral du noyau. Une partie ep diagonale 432 de la traverse voisine 410 et une partie 433 parallèle à l'axe latéral du noyau coopèrent avec les deux arêtes 430 & 431. Pour que la tôle 410 puisse être découpée dans une bande de t8le avec la perte minima, un coin peut être coupé, comme représenté en 434. L'extrémité su- périeure de la branche 424 et les extrémités coopérantes des traverses 405 & 416 sont constituées de la même manière.
Puisque toutes les tôles ont la même largeur, à l'exception de la tale cen- trale, elles peuvent être découpées dans une même bande de t8le (Fig.26), et on a représenté, sur cette figure, comment toutes les tôles, sauf celles de la branche centrale 424, pouvaient être découpées dans une même bande de tôle, sans subir de perte. Les mêmes numéros de référence des tôles montrent comment elles s'adaptent les unes aux auttes, pour être découpées sans perte.
Dans la dernière variante de l'invention qui va maintenant être décrite, les joints sont réalisés non seulement avec les mêmes idées générales que celles qui ont présidé aux variantes de construction qui viennent d'être expliquées ci- dessus, mais ces joints sont, en outre, prévus de telle sorte que la réluctance du joint varie en direction et en grandeur, de manière à réaliser une réduction Impor- tante des inégalités de la réluctance totale des circuits fermés de différentes 10- gueurs, que suit le flux magnétique dans le noyau,,
Dans la réalisation de la Fig.27, une couche 510 comporte des tôles 511 et 512 constituant les branches, et des tôles 513 & 514 formant traverses, ces deux fonctions pouvant être Inversées, si on le désire.
La tale 511 comporte une extrémité 515 qui est découpée de manière à faire un angle inférieure à 45 avec un axe du noyau assemblé. Sur la Fig.27, l'arête 515 fait un angle d'environ 30 avec l'axe longitudinal du noyau assemblé. L'autre extrémité 516 fait un angle inférieur à 45* avec l'axe latéral du noyau :cet an- gle est d'environ 30 sur la Fig.27. Afin d'obtenir un joint relativement étanche entre les arêtes 516 & 517 (cette dernière appartenant à la tôle 513), on voit que l'arête 517 fait aussi un angle inférieur à 45* par rapport à l'axe latéral, par exemple 30 sur la Fig.27. L'extrémité opposée de la tôle 513 possède une arête 518 faisant un angle Inférieur à 45 avec l'axe longitudinale 30 enviren sur la Fig.27.
On voit que la tôle 512 est semblable à la tôle 511, mais elle est dis- posée en sens inverse par rapport à elle lors de l'empilage. Démette manière, la tôle 512 a une arête 519 qui coopère avec l'arête voisine 518, cette arête 519 faisant également un angle de 30 avec un axe longitudinal, tandis que l'arête
A
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opposée 520 de la tôle 512 fait un angle de 30 avec l'axe latéral du noyau.
En outre, la tôle 514 est semblable à la tôle 513, mais est disposée en sens inverse lors de l'empilage, Cette tôle 514 a une arête 521 qui s'appuie sur l'arête 520 et fait par conséquent 30 avec l'axe latéral, l'arrête opposée 522 de la tala 514 s'appuyant sur l'arête 511, et faisant par conséquent un angle de 30 avec un axe longitudinal,
Comme la couche de tôles 510 a des joints qui sont tous décalés d'un cote de la diagonale reliant les coins interne et externe correspondants du noyau, (Fig.
27), il suffit de composer une couche de tôles 525 identique à la couche 510, et de l'empiler sur celle-ci après en avoir renversé le sens, de sorte que les joints de chaque coin soient décalés les uns par rapport aux autres on obtient ainsi le recouvrement des diverses tôles d'une couche avec les tôles de la couche contigüe, au voisinage du Joint.
Avec cette construction, on se rend compte que le léger recouvrement en question a comme conséquence d'empêcher pratiquement la séparation des tôles et d'éviter ainsi la formation d'intervalles entre les bords des joints. On voit éga- lement que les joints entre tôles adjacentes de couches contigües ne sont pas seu- lement de chaque coté de la diagonale, mais qu'ils sont symétriquement disposées pas rapport à la diagonale reliant les coins interne et externe correspondants du noyau.
Les joints voisins de deux couches superposées forment un angle aigu l'un avec l'autre, de manière à créer un recouvrement dont la surface diminue dans une direction transversale aux tôles, et en se dirigeant vers le plus court périmètre du noyau.
Bien que les couches de tôle de la Fig.27 soient représentées comme étant alternativement en sens opposée les unes par rapport aux autres, Il doit rester bien entendu qu'on pourrait empiler dans le même sens et en coeïncidence, le nom- bre désire de couches de tôles, et qu'il suffirait d'empiler les divers paquets ainsi obtenus, en alternant leur sens les uns par rapport aux autres.
Dans chaque cas, il y a toujours deux couches contigües disposées en sens inverse, afin de pro- duire un décalage des joints entre ces couches,
On volt qu'avec plusieurs couches de tôles constituées comme on vient de le dire, une quantité relativement faible de flux passe aux arêtes transversalement au grain du métal, et la construction ci-dessus permet d'obtenir une amélioration considérable de rendement par rapport à celle correspondant aux recouvrement par joints rectangulaires.
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Ceci est représenté Fig.28, dans laquelle la courbe 535 représente la perte en % dans les joints du noyau habituel à recouvrements rectangulaires, et la cour- be 536 représente la même perte, en appliquant cette variante de l'invention. (Les courbes sont tracées comme celles de la Fig.8).
On a représenté Fig.29 des courbes analogues à celles de la Fig.9 la cour- be 537 correspondant à des joints rectangulaires habituels, la courbe 538 s'appli- quant aux joints de l'invention qui viennent d'être décrits,
Un autre avantage de la diminution du recouvrement des joints, obtenu comme Indiqua ci-dessus, réside dans le fait que ce recouvrement est plus grand à la périphérie externe du noyau, et plus petit vêts la périphérie interne, de telle sorte que la réluctance du joint est un peu inférieure à sa périphérie externe; elle tend ainsi à compenser la plus grande réluctance du fer du circuit magnétique le long du plus grand périmètre:
ceci tend à égaliser la réluctance totale le long de chaque périmètre, et à égaliser la répartition du flux, car sans cala le flux aurait tendance à se concentrer vers le plus court périmètre. En outre, le joint présente l'avantage de présenter un plus grand frottement et une plus grande sta- bilité, en raison du recouvrement relativement plus grand au voisinage du périmè- tre externe.
Outre l'amélioration de rendement obtenue, on voit que les tôles peuvent être découpées dans une bande de tôle de largeur constante, avec une perte rela- tivement minime, On a représenté Fig.30 une bande de matière magnétique 540 dont la direction magnétique privilégiée pour le flux est parallèle à l'axe, comme l'in- dique la flèche, Les tôles sont poinçonnées au moyen de deux poinçons différents seulement et avec une perte relativement minime toutes les deux coupes. Ainsi, ' dans la Fig.30, on a représenté le découpage de la t8le 512 avec l'arête 519.
On voit que la tôle 513 a une arête 517 qui peut être découpée le long de l'arête qui forme l'arête 519, et la* perte est constituée par les petites surfaces rectangu- laires 541 & 542. Toutefois, l'arête opposée 518 de la tôle 513 est conformée de telle façon qu'elle coïncide avec l'arête 516 de la tôle 511. Il n'y a donc pas de pertes quand on découpe les arêtes de la moitié des tôles.
L'invention peut bien entendu être appliquée à un noyau ayant un nombre approprié de tales par couches, et on a représenté Fig.31 une application de l'in- vention à un noyau à trois branches, comportant des couches ayant chacune sept t8les assemblées.
On voit, sur cette figure, que les diverses couches sont constituées par des
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tôles semblables, sauf que les tôles sont empilées en ordre inverse dans les couches voisines, afin de constituer des recouvrements aux joints,
La couche 550 comporte une tôle extérieure constituant la branche 551, dont l'arête 552 fait un angle Inférieur à 45 avec l'axe longitudinal, 30 dans l'exemple représenré, et dont l'arête opposée 553 fait un angle inférieur à 45 (30 par ex.) avec l'axe latéral du noyau assemblé. Une traverse 554 coopère avec la tale 551 et son arête 555 s'appuie sur l'arête 552. Une traverse 556 possède une arête 557 qui s'appuie sur l'arête 553 de la tôle 551.
Une autre branche extérieure 558 a des extrémités analogues à celles de la tôle 551, cette tôle 558 étant disposée en sens inverse dans la couche 550, La tôle 558 a une arête 559 qui fait un angle inférieur à 45 (30 ) avec l'axe latéral, et une arête 560 qui fait un angle inférieur à 45 (30 ) avec l'axe longitudinal du noyau assemblé.
Une traverse 561 coopère avec la tôle 558, et elle comporte une arête 562 qui s'appuie sur l'arête 559, et une autre traverse 563 possède une arête 564 qui coopère avec l'arête 560 de la tôle 558.
Une branche centrale 565 possède une arête 566 qui fait un angle supérieur à 45* (environ 50 ) avec l'axe latéral du noyau assemblé, de telle sorte que la tôle 565 peut être découpée dans une bande de tôle de largeur semblable à celle utilisée pour toutes les autres tôles et pouvant toujours comporter une arête 567 légèrement en diagonale.
Une arête 568 est prévue sur la traverse 561 pour ooopérer avec l'arête 567 de la tôle centrale 565. De même, une arête 569 est prévue sur la traverse 554 pour s'appuyer sur l'arête 566 de la branche centrale 565. L'extrémité opposée de cette tôle 565 a une arête inverse de celle de la partie supérieure, et comportant un bord 570 qui fait un angle supérieur à 45 avec l'axe latéral du noyau assemblê, de manière à obtenir ane arête 571, bien qua la largeur de la tôle 565 soit semblable à celle des autres tôles. La traverse 563 est également munie d'une arête 572 qui coopère avec l'arête 570, et la traverse 556 possède une arête 573 qui s'appuie sur le bord 571 de la tôle 565 de la branche centrale.
Dans la Fig.32, on montre comment les sept tôles peuvent être découpées avec un miminum de pertes, dans une bande de tôle 575. Les tales ont été numérotées comme dans la Fig.31. On voit que les traverses 556 & 661 sont semblables, que les branches 551 et 558 sont semblables et que les traverses 554 et 563 sont sem@lables.
Une légère perte se produit quand on coupe l'arête entre lestôles de la traverse
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556 et de la branche 551, ainsi que l'arête entre la traverse 554 et la branche 565.
Toutefois, les diverses tôles peuvent être découpées à partir d'une même bande de tôle avec une perte relativement minime.