BE487251A - - Google Patents

Description

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  Appareil à induction électrique 
L'invention concerne les appareils à induction électri- ques tels que les transformateurs et, particulièrement, leur noyau ou circuit magnétique. 



   On fabrique du feuillard d'acier magnétique avec l'axe de magnétisation préférentielle des cristaux de la matière orienté dans une direction donnée, par exemple dans le sens de laminage du feuillard ou de la bande d'acier. Quand les lignes de force magnétiques traversent un tel acier suivant la direction préfé- rentielle, les pertes dans le noyau sont moindres et la perméabi- lité de l'acier est plus élevée que dans le.cas où les lignes de force font un angle avec la direction préférentielle. Ces proprié- tés sont les moins bonnes quand les lignes de force magnétiques sont 

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 perpendiculaires au sens de laminage, sens de la magnétisation préférentielle. 



   La perméabilité d'un acier avec orientation préféren- tielle des grains dans le sens de laminage est très supérieure, pour les densités normales de travail, à celle d'acier au silicium laminé à chaud du commerce, aux mêmes densités. De même les pertes en watts par unité de volume ou de poids, aux densités normales de travail, sont plus faibles que celles de l'acier au silicium laminé à chaud du commerce, à la même densité, quand il est magnétisé dans le sens du laminage. 



   Il s'ensuit que, si un noyau est fabriqué au moyen d'une bande de feuillard d'acier dont les cristaux ont une orienta tion préférentielle dans le sens de laminage de la bande, c'est- à-dire dans le sens suivi par les lignes de force magnétiques qui passent dans la bande, on obtiendra un noyau à perméabilité élevée et à faibles pertes. 



   Un tel noyau enroulé peut être constitué par des couches successives de feuillard magnétique bobiné, couche après couche, à plat de manière à former une boucle fermée à l'intérieur de laquelle se trouve un dégagement servant à recevoir les spires d'un enroulement conducteur en fin de montage. On recuit le noyau enroulé pour enlever les tensions internes produites dans l'acier par le bobinage. Les vides entre les différentes couches de bande d'acier magnétique sont imprégnés d'un liant. Le noyau est cuit pour durcir le liant et réunir solidement entre elles les couches voisines du noyau, formant ainsi un noyau feuilleté solide et indéformable avec un liant formant pellicule interca- laire pour toutes les parties des couches de feuillard d'acier. 



  Le noyau enroulé ainsi obtenu est coupé en deux, donnant ainsi deux demi-noyaux en forme de U, se joignant bout à bout, qui s'adaptent sur les bobines de cuivre de l'appareil complet. 

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   Avec un noyau formé de bande d'acier enroulé en couches superposées, les couches étant réunies par un liant ayant subi- cuisson de manière à réaliser un noyau enroulé indéformable coupé en deux demi noyaux supérieur et inférieur distincts, il a été jugé utile d'usiner les faces jointives des deux demi- noyaux séparables, de manière à former des surfaces planes unies aux joints avec un entrefer minimum. Les surfaces usinées peu- vent ensuite être décapées chimiquement pour enlever les barbes produites par l'usinage des surfaces d'extrémité des demi noyaux . 



   Il a été jugé utile, en outre, d'isoler la matière magnétique entre les demi noyaux à l'endroit des joints. Une matière isolante convenable peut être un des composés à longues chaînes du type Alvar ou   Vinalite,   ou d'autres résines résis- tant aux huiles et aux acides. Ces matières sont un peu thermo- plastiques et ont la propriété d'adhérer fortement aux surfaces métalliques. Il faut rapprocher les faces jointives du noyau sous pression, afin de réduire la matière thermoplastique à l'épaisseur voulue. 



   La construction de noyaux de ce genre a présenté cer- taines difficultés qui affectent la qualité des noyaux dans les transformateurs terminés. On a l'habitude d'utiliser, pour découper les noyaux, un lubrifiant, tel qu'une huile ou une émulsion d'huiles de coupe appliquée sur la pièce attaquée par l'outil de coupe. Quand on emploie de l'huile, une partie de celle-ci est aspirée dans les espaces capillaires entre les couches d'acier du noyau; et quand on utilise des émulsions aqueu- ses, ces espaces capillaires se remplissent d'eau. De même, quand le noyau est nettoyé chimiquement et lavé de tout acide, les es- paces capillaires se remplissent encore d'autres matières, de sorte que le noyau, à l'état final, contiendra, dans ces espa- ces capillaires, de l'huile ou un mélange d'eau et d'huile.

   Les 

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 espaces capillaires normalement présents dans le noyau imprégné, proviennent du remplissage imparfait des vides entre les tôles par le liant pendant les opérations d'imprégnation et de cuisson. 



   L'expérience a montré que pour construire un transfor- mateur sans bruits aux joints, les joints doivent être réunis solidement au moyen d'une matière appropriée, habituellement une résine organique en solution. La réalisation   d'un   joint convenable dépend, pour une grande partie, de l'adhérence du liant organique aux faces usinées du noyau. L'expérience a montré que des résidus d'eau et d'huile dans les espaces capillaires du noyau, diminuent fortement la résistance des joints du noyau, donnant des joints de faible résistance à la traction et des bruits produits par l'action du   champ   magnétique sur les joints. 



   De nombreux composés ont été essayés avec des résultats variables. Cependant, l'on a constaté, dans de nombreux cas, qu'une grande partie des joints ne sont pas de qualité suffisante et donnent lieu à des bruits exagérés. 



   On sait que la présence d'huile retarde ou empêche le collage de surfaces métalliques au moyen de composés organiques. 



  Il est donc bon d'éviter au maximum l'huile pendant l'usinage des joints. Il faut remarquer aussi que si les espaces capillaires contiennent de l'eau, pendant la cuisson, il se forme de la va- peur qui diminue la résistance du joint ciment organique-métal. 



  Pour obtenir un joint de qualité, il doit être exempt d'eau. 



  Dans le but de supprimer ces difficultés et de réaliser des trans- formateurs pratiquement sans bruits aux joints, il est proposé d'utiliser des procédés de fabrication de noyaux tels que ceux-ci soient entièrement exempts d'huile et d'eau. 



   L'invention a donc pour but principal d'éliminer la présence d'huile et d'eau dans les vides entre tôles de noyau et de garder les demi noyaux pratiquement exempts de tels liqui- 

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 des, avant l'assemblage des demi noyaux achevés. 



   L'invention ressortira clairement de la description d'une forme d'exécution préférée, faite ci-après avec référence au dessin annexé. 



   La figure 1 est une vue de profil d'un ensemble noyau et bobinage auquel l'invention peut être appliquée. 



   La figure 2 est une vue en plan de l'ensemble noyau et bobinage de la figure 1. 



   La figure 3 est une vue de face d'un noyau enroulé du type utilisé dans l'ensemble de la figure 1. 



   La figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne en traits interrompus   IV-IV   de la figure 3, agrandie et montrant des couches alternées d'acier et de liant. 



   La figure 5 est une vue agrandie d'une partie d'un groupe de couches d'acier semblables à celles des figures 1   et 4.,   montrant le manque de régularité des vides entre les épaisseurs d'acier; et 
La figure 6 est une vue en perspective d'un noyau enrou- lé conforme à l'invention, représentant les deux demi noyaux écartés de façon à montrer les faces jointives. 



   Les figures 1 et 2 montrent un bobinage 1 pouvant com- porter plusieurs enroulements primaires et secondaires disposés de façon connue et encadrés par deux noyaux ou circuits magnétiques 2 et 3, chacun des noyaux comprenant une partie supérieure 4 et une partie inférieure 5. Les noyaux sont formés en enroulant une bande continue de feuillard d'acier   magnéti que,   comme décrit plus haut. Chacun des noyaux est coupé à l'endroit des joints 6 et 7 en deux parties supérieure et inférieure 4 et 5, qui   euvent   être réunies de façon appropriée autour de la bobine. 



  Quand on assemble les deux parties supérieure et inférieure 4 et 5, on applique sur les faces des joints 6 et 7 de la résine thermo-      

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   plastique.   Une frette ou bande de serrage 8 entoure chacun des noyaux et est tendue au moyen d'un outil, les extrémités de la frette étant fixées au moyen d'un accouplement 9 pendant que la frette est sous tension. La frette 8 est suffisamment tendue quand on la pose et a une élasticité suffisante pour maintenir la pression voulue sur les joints 6 et 7. 



   Après que le noyau a été enroulé, recuit et imprégné d'une résine organique appropriée, comme décrit ci-dessus (voir figure 3), il comprend une bande de feuillard d'acier magnétique 11 enroulée autour d'une fenêtre pratiquement rectangulaire 12, avec des couches alternées de bandes d'acier 11 et de liant de résine organique 13, comme on peut le voir le mieux à la figure   4.   On coupe ensuite le noyau bobiné en deux endroits au moyen d'un outil   14   (voir figure 5), formant ainsi les deux parties de noyau 4 et 5 en forme de U qui sont assemblées par la suite aux joints 6 et 7.

   Les surfaces 15 et 16 des joints de la figure 5 sont obtenues en attaquant le noyau bobiné par l'outil de coupe tournant 14, tout en appliquant une émulsion aqueuse con- tenant le moins possible d'huile de coupe en solution, sur le noyau en cours de   sectionnement.   



   Le noyau coupé peut ensuite être usiné en meulant les surfaces de manière connue et en décapant ensuite chimique- ment les faces d'extrémité polies, comme décrit ci-dessous. Les parties du noyau coupées et meulées sont mises ensuite dans un four et portées à une température supérieure au point d'ébullition de l'eau, pendant un temps assez long pour enlever toute l'eau rési- duelle des espaces capillaires entre les couches de feuillard d'acier du noyau. Ceci se fait assez lentement de façon que toute vapeur formée au cours du chauffage n'atteigne pas une pression satisfaisante pour séparer les tôles et détruire leur liaison. 

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   Les surfaces de joint sont ensuite nettoyées mécanique- ment pour enlever toutes les particules libres qui pourraient adhérer, ce qui empêcherait les surfaces des joints des parties de noyau de venir en contact intime, quand les parties de noyau sont réunies en un noyau. Afin d'empêcher la corrosion des sur- faces nettoyées chimiquement la surface est recouverte d'un enduit fait   d'une   solution diluée d'une résine d'enduit convenable. 



  Comme exemple de résine d'enduit satisfaisante, on peut donner une solution à dix pour cent d'acétate de chlorure de vinyle co- polymère dissous dans un solvant organique, tel que l'acétate d'éthyle. L'enduit est séché à fond et le noyau est alors essayé, et les deux parties de noyau séparées par le découpage sont mises   e@   stock ensemble, jusqu'au moment de l'emploi comme noyau complet. 



   L'utilisation d'un enduit a un autre avantage qui supprime beaucoup de main-d'oeuvre. Dans le passé, on avait l'habitude de mettre en stock les noyaux sans les sécher, avec, comme résultat, souvent de la corrosion aux joints. Il faut alors nettoyer à fond les joints à l'atelier de montage, avant d'assem- bler les parties de noyau en un noyau unique. Ceci demande un travail considérable, si l'on veut disposer de surfaces jointives bien unies. En préparant les parties de noyau comme il a été dit plus haut, on supprime l'opération de nettoyage à l'atelier de montage, ce qui signifie une économie sérieuse de main-d'oeuvre. 



   Quand les noyaux doivent être assemblés pour construire des transformateurs, les parties de noyau sont prises du stock et envoyées à l'atelier de montage. Les surfaces 15 et 16 à réunir, de manière à former un circuit complet, sont nettoyées et recou- vertes d'un liant convenable 17 (figure 6) et sont mises l'une contre l'autre et frettées de la manière habituelle, de façon à former l'ensemble représenté à la figure 1. L'enduit ou liant placé entre les deux surfaces 15 et 16 s'associe avec le résidu de liant dans le joint et est cuit par chauffage de manière à   donner un.joint   satisfaisant.

Claims (1)

1. La valeur du nouveau procédé, comparé à l'ancien, est mise en valeur par le fait que de nombreux essais ont été faits, en laboratoire, sur des noyauxpréparés suivant l'ancien et le nouveau procédé. Quand on utilise un noyau contenant de l'eau et de l'huile, les résistances des joints sont très variables et vont de 200 à 500 livres par pouce carré (14 à 35 kg/cm), suivant les conditions dans lesquelles se trouve le noyau. On obtient par- fois des joints qui n'ont aucune résistance mécanique.

   Les noyaux préparés par le procédé décrit ci-dessus, conforme à l'invention,ontune résistance de l'ordre de 800 à 1.000 livres par pouce carré (56 à 140 kg/cm2). L'expérience a montré que la résistance du joint est suffisamment élevée pour résister aux forces magnétiques et aux réactions qui tendent à briser les joints. On a constaté qu'après que le joint a été réalisé par le procédé habituel de frettage du noyau et chauffage subséquent, le joint est suffisamment solide pour que l'on puisse enlever les frettes métalliques 8 du noyau de transformateur. Le noyau, sous pleine charge, continuera à fonctionner sans rupture de joints ni production de bruits aux joints.

   Il s'ensuit que pour l'assemblage de transformateurs, on peut utiliser moins de frettes ou des frettes plus étroites, ce qui signifie une grande économie de matière et de main-d'oeuvre.

   De nombreux essais de laboratoire ont été faits sur des noyaux de dimensions variées de 1,5 à 100 kilovolts- ampères construits conformément à l'invention. Les essais mécaniques et de bruits, sous excitation, ont été réalisés avec succès, montrant uniformément un niveau de bruit très bas.

   REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication de noyaux magnétiques enroulés pour appareils à induction, tels que les transformateurs, compre- <Desc/Clms Page number 9> nant deux parties séparées en forme de U terminées à leurs extré- mités respectives par des surfaces jointives, caractérisé en ce qu'on enroule sur elle-même en couches successives une bande de mince feuillard plat d'acier magnétique de manière à former une boucle fermée autour d'une fenêtre, on recuit le noyau enroulé, on imprègne les vides entre les différentes couches d'acier magnétique d'un liant, de préférence une résine thermoplastique, et on cuit le noyau de façon à durcir le liant et à unir soli- dement les couches voisines du noyau recuit,

   on coupe le noyau imprégné en deux endroits de manière à former deux parties de noyau en forme de U tout en appliquant une émulsion aqueuse conte- nant un minimum d'huile soluble de coupe aux parties coupées, on porte les parties de noyau à une température au-dessus du point d'ébullition de l'eau assez longtemps pour enlever pratiquement toute eau résiduelle dans les espaces capillaires, on nettoie mécaniquement les extrémités coupées des parties de noyau et on recouvre les extrémités d'un enduit pour empêcher leur corrosion.

   2. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise comme enduit une solution diluée d'une résine d'enduit.

   3. - Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on utilise un enduit consistant en une solution à dix pour cent d'acétate de chlorure de vinyle copolymère, dissous dans un solvant organique.

   4.- Procédé suivant la revendication 1, 2 ou 3, carac- térisé en ce qu'on sèche les parties de noyau après avoir recou- vert les extrémités d'un enduit.

   5.- Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'on réunit les parties de noyau séchées de manière à former un noyau, on essaie le noyau, et on stocke les parties de noyau en vue d'un assemblage futur du noyau. <Desc/Clms Page number 10>

   6. - Procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'on polit par usinage les extrémités coupées des parties de noyau, et on décape chi- miquement les bouts usinés pour enlever les barbes d'usinage, avant de chauffer les parties de noyau coupées.

   7. - Procédé de fabrication de noyaux magnétiques enrou- lés pour appareils à induction, en substance comme décrit ci- dessus avec référence au dessin annexé.