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NOYAU FEUILLETE POUR TRANSFORMATEURS ET SELFS.
Dans la construction de noyaux de fer pour transformateurs et selfs, la tendance est de construire les noyaux à partir de matériaux ayant une direction magnétique préférentielle. De tels noyaux admettent pour une intensité de champ donnée,. c'est-à-dire pour un courant d'aimantation donné, des inductions magnétiques plus grandes, et conduisent par conséquent à une économie de poids. La forme de noyau dans laquelle les propriétés magnéti= ques supérieures de tôles à direction magnétique préférentielle se mettent en évidence d'une façon tout à fait claire, est le noyau à bande annulaire.
Dans celui-ci, l'application de l'enroulement est toutefois longue et coû- teuse, et le facteur de remplissage d'enroulement pouvant être obtenu est plus petit que pour des noyaux rectangulaires particulièrement pour des noyaux annulaires de faible diamètre. Dans de nombreux cas, il est donc désirable de former les noyaux en empilant des tôles découpées ou poingonnées.
Lorsqu'on emploie la structure de noyau jusqu'ici usuelle avec des tôles découpées ou poinçonnées, l'influence des joints d'about se fait toutefois désagréablement remarquer en rendant moins bonne la courbe d'ai- mantation. On doit en outre veiller à ce que, dans le fer au silicium con- trirement au fer au nickel, on n'emploie pas de coupes dans lesquelles le flux de forces circule par endroits transversalement au sens de laminage de la tôle.- Tandis qu'en effet;- le fer au nickel possède deux directions préférentielles toutes les deux dans le plan de la tôle, et dont l'une est perpendiculaire et l'autre parallèle au sens de laminage, il n'y a dans le fer au silicium qu'une unique direction préférentielle. Celle-ci est celle du laminage.
Dans la direction transversale par contre, les proprié- tés magnétiques sont fortement diminuées. Des noyaux en fer au silicium. doivent donc être constitués de couches de bandes de telle sorte que la di- rection de laminage de la tôle soit constamment en accord avec la direction des lignes de'force magnétiques.
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Dans un noyau se composant de la manière connue de bandes rectan- gulaires empilées, les joints d'about se trouvent dans le prolongement des- côtés fenêtres, donc perpendiculaires à la direction des bandes et pour cha- que courbe en position alternée. Toutes'les tôles peuvent bien dans ce cas se trouver avec la direction de laminage en direction du flux de forces, mais à chaque joint d'about presque tout le flux de forces de la tôle inter- rompue-par le joint passe momentanément dans les tôles voisines traversantes.
En conséquence, dans celles-ci l'induction magnétique est, à. côté des joints d'abord environ deux fois plus élevée que dans les autres parties restantes.
Le fer est donc en ces points déjà saturé quand l'induction dans le reste des parties n'est que moitié de l'induction de saturation B . En d'autres termes, lorsque Bs est dépassé dans les parties principales du noyau, le fer saturé des tôles transversantes voisin des joints d'about agit déjà comme un entrefer. En conséquence, au dessus de Bs, il se produit, suivant la longueur du joint d'about, un plus ou moins grand cisaillement de la cour- be d'aimantation. 'C'est pourquoi le fer ne peut être utilisé qu'avec envi- ron la moitié de l'induction de saturation si le courant d'aimantation doit rester à la même faible hauteur.
On sait, pour améliorer les propriétés magnétiques, placer les joints d'about non pas dans le prolongement dès côtés-fenêtres, mais en dia- gonale, sous un angle d'environ 45 . Le placement alterné des joints d'a- bout se produit ici par déplacement parallèle des tôles de jambage dans leur direction longitudinale,,, avec rotation simultanée de la tôle de portique.
La coupe de tôlerpour celà nécessaire donne un renforcement du portique.
Cette exécution abaisse déjà l'induction à côté des joints d'about, mais ne supprime pas suffisamment la diminution de qualité de la ligne caracté- ristique. Le cisaillement commence ici à environ 0,71 B . La direction des joints d'about n'est pas modifiée par le déplacement mentionné. Tous les joints d'about d'un angle du noyau ont la même.direction: dans des cou- ches voisines, ils sont parallèles les uns aux autres.
En opposition, la forme de la courbe d'aimantation est encore améliorée davantage grâce à l'invention, par une nouvelle diminution de l'in- fluence des joints d'about, jusqu'à sa suppression complète. Conformément à l'invention, les bords de raccordement s'écartant des prolongements des côtés-fenêtres pour les lignes de force magnétique ont, à chaque angle du noyau, au moins deux directions différentes l'une de l'autre.
Dans les Figs., 1 à 6 sont représentés schématiquement différents exemples d'exécution en vue de face et en coupe partielle, dans lesquels chaque angle du noyau est formé d'une part de couches se composant chacune d'une tôle de jambage et d'une tôle de portique s'y raccordant par un joint d'about essentiellement en diagonale, et d'autre part de couches se compo- sant chacune d'une tôle de jambage seulement, essentiellement rectangulaire et s'étendant jusqu'à la pleine hauteur de portique.
Dans le noyau feuilleté suivant Fig. 1 et 2, les joints d'about d'une partie sont en diagonale avec les tôles. La largeur des tôles du portique 7 est double de celle des jambages 8 Chaque 2e couche 7', 8', du noyau est formée d'un cadre complet de telles tôles. Dans les couches in- termédiaires par contre ne se trouvent que des tôles de jambage 8" qui sont toutefois coupées à angle droit et s'étendent jusqu'à, la hauteur totale du portique. Les jambages 8' 8" sont ainsi complètement remplis de fer, tandis que les parties médianes 7' du portique n'en comprennent que 50 %. L'induc- tion dans ces parties des portiques 7 a ainsi la même valeur que l'induction dans les jambages.
Dans les joints d'about, par contre, où le flux total passe de deux tôles dans une unique tôle traversante, l'induction est 2 B -0,5 D, si l'on admet que la densité des lignes de force est la même sur toute la largeur des joints d'about. En réalité l'induction est un peu plus élevée car les lignes de force ne s'étendent pas jusqu'aux coins extérieurs du noyau; elle n'excède toutefois pas sensiblement la valeur B. Le but désiré,
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à savoir ne pas avoir d'induction à. côté des joints d'about plus grande que dans les autres parties du noyau est donc atteint par le nouveau dispositif, et ce avec un accroissement de-poids insignifiant par rapport au dispositif connu.
Si l'on veut exécuter un noyau avec une section de portique renforcée, les espaces intercalaires entre les tôles de jambage à angle droit 8" ou entre les tôles de portique 7' peuvent être remplis en supplément par des tôles de portique 7" également à angle droit. La section de portique est donc alors le double de la section du noyau.
Pour le noyau feuilleté suivant Fig. 1 et 2 sans renforcement du portique, on utilise 3 coupes de tôlé différentes, à savoir, une pour les tôles de portique, une pour les tôles de jambage du cadre, et une pour les tôles de jambage à angle droit.
Il est également possible de composer le noyau avec deux cou- pes de tôle différentes. Dans la Fig. 3 est représenté un empilage de ce genre. Il a une forme d'U et se compose d'une tôle de portique trapézoïdale 1 et de deux tôles de jambage 2. Des couches de même forme peuvent être empilées les unes sur les autres alternativement avec une position décalée de 180 , pour la construction d'un noyau.
Des écarts faibles avec la forme représentée sont admissibles, sans que les effets avantageux puissent être sensiblement affectés. En par- ticulier, une largeur de portique relativement plus faible peut également suffire.
On obtient, par exemple, un renforcement de 50 % seulement de la. section du portique avec les dispositifs de Fig. 4 et 5. La largeur des tôles du portique 7' 7" n'est ici égale qu'à. 1,5 fois celle des tôles de jambage 8', 8"
Diaprés.le mode de construction nouveau, peuvent être également exécutés des noyaux à 3 et plusieurs jambages, par application judicieuse de l'idée de base. La fig. 6 est un exemple d'un noyau à 3 jambages.
Tandis que dans les noyaux feuilletés décrits jusqu'ici les bords de raccordement étaient rectilignes, ilspeuvent, suivant les Figs. 7 à 14 dévier d'une droite, pour une partie au moins des tôles. Ainsi les effets avantageux mentionnés peuvent être obtenus dans une mesure plus large.
Toutefois, même si en faveur d'une coupe de tôle simplifiée, on devait tenir compte d'imperfection en ce qui concerne la grandeur de la section de rac- cordement ou en ce qui concerne la prise en considération des directions magnétiques préférentielles, la forme angle droit désirée de la boucle d'hystérésis peut être cependant obtenue avec une plus grande approximation qu'avec les formes connues.
Les Figs. 7 et 8 montrent chacune un angle de deux noyaux feuille- tés qui se distinguent des exemples suivant Fig. 1 à. 3, du fait que les joints d'about, ou bords de raccordement pour les lignes de force magnétique ont une forme ondulée, ou en zig-zag. Dans l'angle se raccordent une tôle de jambage 1 et une tôle de portique 2. La ligne visible, brisée ou courbe, est le joint d'about entre ces deux tôles. Dans la couche de tôle voisine, le joint d'about est représenté par une ligne pointillée. Dans cette couche, la tôle de portique peut manquer, si le portique a environ une largeur dou- ble de celle des jambages.
Le noyau entier peut, dans ce cas être constitué de couches de tôlesforme d'U qui sont formées chacune d'une tôle de-por- tique 2 et de deux tôles de jambage 1, et empilées en les tournant alterna- tivement de 180 les unes par rapport aux autres. Les tôles de jambage 1 ont, à leur extrémité libre la forme indiquée en pointillé, tandis que les tôles de portique 2, dans ce cas, sont formées symétriquement par rapport à. l'axe médian du noyau.
Il ressort des Figs. 9 et 10 qu'il est possible d'obtenir une amélioration de la forme de boucle également sans élargissement du portique, par prolongation des joints d'about. Dans ces figures, comme dans les sui-
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vantes 11 à 14, les tôles de jambage sont également désignées.par 1 et les tôles de portique par 2. Par. rotation des figures autour d'un axe perpen- diculaire au plan du dessin, on obtient les 1/2 couches inférieures non représentées. Les couches voisines sont, de la manière connue, rabattues de 180 par exemple autour de l'axe dessiné en ligne mixte. Il en résulte alors la forme du joint d'about qui est indiqué dans les Figs 9 à 14 dans le coin gauche par une ligne en petits traits. Dans le coin droit, cette ligne a été supprimée}. pour clarifier.
Dans les exemples d'exécution des Figs. 9 et 10, les joints d'about ou bords de raccordement se coupent, de même que dans l'exemple d'exécution suivan-t Fig. 11, dans lequel seulement un des deux jours d'abouts représentés a une forme non rectiligne, tandis que l'autre est droite.
Une forme d'exécution particulièrement avantageuse est celle de la fig. 12, au sujet de la prise en considération des directions magnétiques préférentielles. On évite ici que les bords de raccordement se coupent, de même que dans la forme d'exécution suivant Fig. 13.
Dans la forme d'exécution suivant Fig. 14, les tôles de jambage 1 ont une forme symétrique et sont légèrement décalées les unes par rapport aux autres en couches différentes, uniquement en direction longitudinale.
De même, dans les formes d'exécution suivant les Figs. 3 à. 8, chaque deuxième tôle de portique peut être supprimée pour un élargissement suffisant du por- tique, et, par conséquent, le noyau entier peut se composer de couches en forme d'U comme mentionné ci-dessus.
Le nouveau genre de construction du noyau doit être considéré en premier lieu pour des tôles avant une unique direction magnétique préfé- rentielle, par exemple pour des tôlés de fer au silicium; lorsqu'on emploie celles-ci, les noyaux peuvent se composer de bandes, afin que le flux ne circule pas par endroits transversalement au sens de laminage. Le nouveau genre de construction est cependant également avantageux pour des tôles ayant deux directions magnétiques préférentielles, par exemple pour des tôles en fer au nickel si les noyaux ont une grandeur telle que les coupes doivent être montées avec des bandes séparées.
Des noyaux du genre de construction décrit sont employés avec avantage pour des transformateurs et des selfs, en particulier pour les é- tages finals d'amplificateurs magnétiques, pour des selfs de saturation polarisation par courant continu servant . la commande de redresseurs secs, mais surtout également par des selfs de communication d'impulsion et de con- vertisseurs à contacts, pour lesquels on a jusqu'ici utilisé presque exclu-- sivement des noyaux à rubans.