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NOUVELLE CONSTRUCTION DES JOINTS DES NOYAUX MAGNETIQUES,EN VUE DE
REDUIRE LE.NIVEAU DU BRUIT.
La présente invention est relative aux noyaux magnétiques pour appareils électriques stationnaires induction et, plus particulièrement, à une construction perfectionnée desjoints de cesnoyaux.particulirement.,
Dans la construction des noyaux magnétiques pour appareils élec- triques stationnaires à induction, il est souvent nécessaire que les tôles magnétiques qui constituent le noyau soient assemblées en différents points du circuit magnétique. Il est de pratique courante d'utiliser une construc- tion de joint à recouvrement, diaprés laquelle les joints correspondant aux tôles laminées ou groupes de tôles successifs, sont décalé l'un par rapport à l'autre, de telle manière que la structure totale du joint possède dans tout le noyau.des caractéristiques mécaniques et électriques convenables.
Si tous les joints correspondant aux couches successives d'une même partie du noyau étaient disposés le long de la même ligne, il en résulterait un joint mécaniquement faible. De plus, un tel joint présenterait une réluctance ma- gnétique élevée, qui affecterait défavorablement les caractéristiques magné- tiques et électriques du noyau.
Une difficulté rencontrée dans les constructions actuelles de joint pour noyaux magnétiques réside dans le fait qu'une grande partie du niveau de bruit de ces noyaux, est due à la vibration des tôles magnétiques aux environs des joints. Cette vibration'peut s'expliquer par l'examen des trajectoires de flux magnétique à proximité des joints. Là où deux tô- les ou les extrémités adjacentes d'une tôle se rencontrent dans le même plan, il y a un petit interstice, appelé interstice d'about (ou joint d'about) résultant de la difficulté d'ajuster les tôles tellements proches l'une par rapport à 1?autre que cet interstice soit complètement éliminé.
Un tel interstice constitue un chemin de reluctance élevée pour le flux magnétique de sorte que la plus grande partie du flux s'approchant du joint traverse
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les tôles magnétiques adjacentes, dans une direction approximativement per- pendiculaire au plan des tôles. Par conséquent, la densité du flux magnéti- que dans les tôles magnétiques adjacentes à l'un de ces joints d'about, est considérablement plus grande que la densité moyenne dans une section trans- versale du noyau ne contenant pas de joints.
Une analyse faite par la Société demanderesse a montré que le flux magnétique passant d'une tôle à une autre, pour contourner un intersti- ce d'about, présente la densité la plus grande à proximité de l'interstice.
En d9autres termes, la plus grande partie du flux dans chaque tôle, ne passe aux tôles adjacentes, ce passage s'effectuant dans un plan perpendiculaire., qu'après avoir atteint l'extrême bord de l'interstice d'about, et seulement une très faible partie de ce flux passe aux tôles adjacentes avant d'attein- dre le bord de l'interstice. Ce passage du flux au bord des interstices d'a- bout donne lieu à des forces mécaniques qu'on peut montrer être proportion- nelles au carré de la densité de flux. C'est cette concentration de flux au bord des interstices d'about qui est un facteur important dans la produc- tion des vibrations des télés, lesquelles augmentent le niveau de bruit du noyau magnétique;.
Un objet de la présente invention est, par conséquent, de présen- ter une construction de joint pour noyaux magnétiques, qui réduit le niveau du bruit dû aux vibrations dans la région des joints du noyau.
Un autre objet de l'invention est de présenter une construction nouvelle et perfectionnée de joint pour noyaux magnétiques à tôlés empilées suivant laquelle:la densité de flux magnétique est considérablement réduite dans la région des interstices d'about.
L'invention prévoit une construction de joint telle qu'une région de reluptance magnétique élevée est créée au voisinage immédiat des inters- tices d'about, de telle manière que la plus grande partie du flux magnéti- que dans la région de ces interstices, passera aux t&les adjacentes avant d'avoir atteint le voisinage immédiat des interstices d'about. En diminuant la concentration du flux passant aux tôles adjacentes dans le voisinage im- médiat des interstices d'about, la Société demanderesse réduit la force dans une direction perpendiculaire au plan des tôles. En prévoyant ainsi une cons- truction qui redistribue le flux dans la région du joint, la Société deman- deresse obtient une réduction notable du niveau du bruit du noyau magnétique, dû aux vibrations des tôles magnétiques.
On comprendra mieux les avantages et les caractéristiques nouvel- les de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels - la figure 1 représente un noyau magnétique complet utilisant une construction à bords taillés en biseau, pour augmenter la reluctance au bord des interstices d'about; - la figure 2 représente une vue agrandie de la région d'un des joints du noyau de la figure 1; - la figure-3 représente une construction modifiée des bords en biseau;
- les figures 4 et 5 montrent des constructions différentes de joint suivant lesquelles les bords des tôles venant en contact sont entail- lés ou rainurés pour constituer une reluctance accrue aux bords des inters- tices d'abouto
A la figure 1 est représenté un noyau magnétique de forme géné- ralement rectangulaire, constitué par des tôles empilées en substance ma- gnétique. Ce noyau est composé des branches 1 & 2 aux côtés opposés du noyau, les extrémités correspondantes de ces deux branches étant reliées par les culasses 3 & 4. Les tôles' constituant les branches 1 & 2 et les culasses 3 & 4 sont assemblées suivant la méthode bien connue d'assemblage à recouvre- ment.
Par exemple, les tôles constituant la branche 1 du noyau s'étendent
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alternativement vers le bord supérieur et inférieur du noyau, en ce qui con- cerne la figure 1, tandis que les tôles correspondantes des culasses 3 & 4 s'étendent alternativement vers les bords droit et gauche du noyau.
Dans la réalisation particulière représentée aux figures 1 & 2, les tôles sont empilées par paires, de sorte que les première et seconde cou- ches possèdent la même disposition des tôlés, les troisième et quatrième couches également, etc.. Cependant, lestôles peuvent être empilées une à une, ou trois à trois, ou tout autre nombre désiré à la fois.
Par conséquent si l'on considère les deux couches supérieures représentées à la figure 1, la tôle de la branche 1, pour chacune des deux premières couches, s'étend jusqu'$ bord supérieur du noyau ; latôle de la culasse 3, pour chacune des deux premières couches, vient buter contre le bord latéral droit de la tôle de la branche 1, avec l'autre extrémité de chacune de ces tôes de la culas- se s'étendant jusqu'au ras du bord droit du noyau. Pour chacune des deux couches suivantes, la tôle de la branche 1 s'étend jusqu'au bord inférieur du noyau et la branche correspondante de la culasse supérieure 3 s'étend jus- qu'au bord gauche du noyau. Cette construction donne lieu à une construction par recouvrement des couches successives.
'Suivant la présente invention, partout où un joint se présente entre deux tôles de la même couche, la-Société demanderesse a prévu un che- min de reluptance élevée à proximité de l'interstice d'about du joint, de telle sorte que la plus grande partie du flux magnétique passera aux tôles adjacentes avant d'atteindre le bord du joint. Par cette construction, la Société demanderesse réduit considérablement les forces et vibrations aux extrémités des tôlés, dues à la densité de flux excessive présente au bord effectif des joints des tôles.
Dans la réalisation de l'invention représentée aux figures 1, 2 & 3, cette reluctance élevée aux bords des joints est obtenue en biseautant les bords des tôles qui se rencontrent pour former le joint, 6n voit, aux figures 1 & 2, que le côté de la tôle la plus extérieure de la branche 1, qui rencon- tre la tôle de la culasse 3, est biseauté le long de la surface où le joint d'about est(formé. De même., le bord de la tôle du noyau 3 est biseauté le long du bord qui vient buter contre la tôle de la branche 1. Le bord supé- rieur de la tôle de la branche 2 est biseauté là où il vient buter contre le bord inférieur de la tôle de la culasse 3 qui, à son tour, est également biseauté le long du bord du joint.
De même, partout où les tôles des bran- ches et culasses viennent buter l'une contre l'autre, leurs bords correspon- dants sont biseautés, comme représenté aux figures 1, 2 & 3.
Pour biseauter les bords des tôles aux joints, il est possible de biseauter chaque tôle d'un côté seulement et de superposer ensuite deux tôles de.telle manière que les bords biseautés des deux tôles superposées forment un "V", de la même manière qu'un burin affûté des deux côtés, bien que chaque tôle individuelle ne soit biseautée que d'un seul côté.
Cette construction peut être utiliée lorsque le noyau magnétique est compo- sé de' tôles empilées par paires. Cette réalisation est représentée dans la construction des fig. 1 & 20
La figure 3 représente une réalisation modifiée dans laquelle l'extrémité de chaque tôle individuelle est appointée ou biseautée des deux côtés du bord qui se termine dans un joint. Une telle construction peut être utilisée dans un noyau constitué de tôles empilées une à une, bien qu'é- videmment, une telle construction n'est pas limitée à ce genre de noyau.
Les bords biseautés des tôlés peuvent être soit droits, soit courbés. Ils peuvent être obtenus par meulage ou façonnage à froido
Dans une autre modification de l'invention, la reluctance du che- min à densité de flux élevée, est augmentée par mutilatioh des bords des tô- les jointes, aux endroits où le biseautage est effectué dans les réalisations des figs. 1 & 3. Par exemple, il est possible d'accroître la réluctance en entaillant l'acier parallèlement aux bords du joint, sur une ou les deux faces des tôleso
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On a représenta à la Figo 4 un noyau magnétique., partiellement en coupe, possédant une branche 5 et une culasse 6.
Les couches reppec- tives sont disposées se recouvrant 1?une l'autre, de la même manière que dans la structure du noyau de la figure 1. Pour obtenir une reluctance ac- crue aux bords des joints d'about entre les tôles de la branche et de la cu- lasse, chaque tôle est entaillée ou rainurée dans une direction parallèle aux bords du joint. Donc, des rainures 7 sont prévues sur les tôles de la branche et de la culasse, adjacentes aux bords du jointe Cette surface rai- nurée réalise sensiblement le même effet que les bords biseautés des figures 1, 2 et 3.
Les bords rainurés font que le flux s'approchant du joint, dans toute couche, passe aux couches adjacentes avant d'atteindre l'extrême bord du joint d'about, ce qui donne lieu à une réduction du niveau du bruit vibra- toire du noyau.. Les rainures 7 peuvent être prévues sur une seule face de chaque tôle, comme représenté à la Fig. 4, ou bien les deux surfaces peuvent être rainurées ou entailléeso @
On a représenté à la Fig. 5 une seule tôle 8 qui est entaillée ou rainurée de manière différente à celle représentée dans la construction de la Fig. 4. Dans cette disposition modifiée, il est prévu un motif entre- croisé d'entailles ou encoches 9 au bord de la tôle 8, au lieu d'encoches parallèles aux bords du joint.
Cette disposition de rainures entrecroisées donne lieu à une augmentation de la reluctance du bord extérieur de la tôle qui vient buter contre une autre tôle, de manière identique à la construction biseautée des Fig. 1, 2 & 3.
Comme il a été expliqué précédemment, dans les réalisations repré- sentées aux Figo 1 à 5 inclusivement, la perméabilité de la substance magné- tique près des bords des tôles, est réduite par diminution de la section trans- versale des tôles au voisinage' des bords. Cette réduction de la surface trans- versale est obtenue par une construction biseautée des bords dans les réali- sations des figo 1 à 3, et par une construction rainurée dans les réalisations des figo 4 & 5.
Cependant, il est évident qu'il est possible de réduire la perméa- bilité des bords des tôles, d'une autre manière que par- la réduction de la surface transversale des bords. Une autre manière de réduire cette perméa- bilité près des bords est de créer des tensions mécaniques dans la substance magnétique au voisinage de ces bords. Par exemple, la méthode normale uti- lisée pour préparer les tôles magnétiques est de les couper aux dimensions requises et ensuite de les recuire. Si les tôles sont originairement coupées de telle manière que leurs dimensions soient légèrement supérieures à celles requises et ensuite recuites, puis coupées aux dimensions exactes, la défor- mation - donc la tension- introduite par ie second découpage diminuera la perméabilité près des bords des tôles.
Une autre manière d'obtenir une perméabilité réduite prés¯des bords est de fléchir plusieurs fois la substance au voisinage de ces derniè- res. De telles flexions affectent les caractéristiques magnétiques du métal, de manière à réduire la perméabilité au voisinage des bords.
Une troisième manière de réduire la perméabilité au voisinage des bords est de meuler très légèrement la surface des tôls au Voisinage des bords, pas suffisamment pour produire une déformation sensible comme dans la construction biseautée décrite précédemment, mais suffisamment cependant pour créer des tensions mécaniques dans la substance magnétique et ainsi réduire quelque peu sa perméabilité.
Dans toutes les réalisations de l'invention, la reluctance magné- tique des tôles au voisinage des bords des joints d'about est accrue pour que le flux magnétique dans ces tôles passe aux tôles adjacentes avant d'atteindre le bord extrême du joint.d'abouta Comme il a été expliqué précédemment, dans les constructions utilisées antérieurement, le flux ma- gnétique, lorsqu'il s'approchait d'un joint d'about dans un noyau magnéti- que à tôles empilées, avait toujours tendance à continuer jusqu'à l'extrême bord du joint avant de passer aux tôles adjacentes. Ce fait explique dans une large mesure les vibrations qui ont lieu aux bords de ces joints d'about.
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Dans tous les réalisations de l'invention, le flux magnétique passe aux cou- ches adjacentes avant d'atteindre le joint d'about et les expériences qui ont été faites par la Société demanderesse justifient la conclusion qu'une telle construction réduit considérablement le bruit de vibration des tôles au voisinage des joints d'abouto
Bien que les réalisations de l'invention aient été illustrées à 1-laide de noyaux plats de forme rectangulaire résultant de l'empilement de tôles planes rectangulaires, on comprend que l'invention n'est pas limitée à son utilisation dans de tels noyaux. La construction de joints faisant l'objet de l'invention peut être utilisée dans tout noyau, dans lequel les joints entre les tôles ou groupes de tôles adjacentes sont à recouvrement.
De plus l'invention n'est pas limitée à une disposition simple à double re- couvrement, comme représenté aux figures 1 & 2, mais peut également être ' utilisée avec des dispositions à recouvrements multiples.
Bien qu'on ait décrit plusieurs formes de réalisation de l'inven- tion, il est évident qu'on ne désire pas limiter à ces formes particulières données à titre d'exemples et sans aucun caractère restrictif et que, par conséquent, toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le cadre de la présente invention.