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CIRCUIT MAGNETIQUE.
L'invention est relative à un circuit magnétique comportant des organes de jambe et de joug qui limitent une ou plusieurs fenêtres rectangulaires et qui se composent de tôles superposées en couches dont m certain nombre se compose de tôles qui s'appuient bout à bout les unes contre les autres dans les angles de la ou des fenêtres sous des angles ai- gue, par exemple, des angles de 45 , et qui sont fabriquées en un acier qui présente dans le sens du laminage, une plus grande perméabilité et une plus petite perte de wattage que dans les autres sens.
On connaît déjà un circuit magnétique qui se compose uniquement de tôles à propriétés magnétiques dirigées et dans lequel les bords juxta- posés des tôles qui constituent le circuit, forment un angle aigu, de pré- férence un angle de 45 , avec le sens de laminage de l'acier et, en outre, les bords juxtaposés des tôles sont décalés par rapport aux bords adja- cents des tôles dans une couche suivante. Cette construction connue donne de bons résultats quant aux propriétés magnétiques.
Au point de vue méca- nique elle laisse cependant à désirer parce que 1?on est obligé au point de vue magnétique de maintenir aussi réduits que possible les recouvrements des tôleso Cette construction ne permet pas, à l'aide de la construction conventionnelle de compression comportant des poutres à pont et des che- villes de pont, de provoquer un frottement suffisant par la compression du paquet de tôles sur les endroits de recouvrement, pour obtenir une cohésion suffisamment mécanique entre les jambes et les jougs.
Cet inconvénient se fait remarquer en certains cas encore à un degré élevé pendant le montage des bobines, parce que le joug supérieur est alors détressé et que les noyaux sont exposés à des efforts mécaniques élevéso Par conséquent, il faut que les recouvrements du joug inférieur et,des jambes absorbent toutes les forces qui sont exercées sur les jambes. Pour obtenir la cohésion mé-
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canique on est, pour cette raison, obligé de disposer un dispositif de com- pression et de soutien compliqué et couteux autour et à l'extérieur du noyau.
Le motif pour lequel dans ce circuit magnétique connu-il faut que les recouvrements des tôles soient choisis aussi réduits que possible résulte de ce qui suit. Dans cette construction connue les tôles ne sont juxtaposées que sur une partie de la longueur du bord avec un joint d'envi- ron 45 . Par conséquent, les angles intérieurs du circuit ne sont remplis que pour la moitié à une profondeur qui dépend de la largeur des recouvre- ments. Dans une variante de la construction connue les angles intérieurs sopt il est vrai, remplis entièrement, mais la moitié du nombre des tôles possède un joint adjacent sur une partie dépendant de la largeur des recou- vrements qui forme un angle d'environ 90 avec le sens du laminage.
Cette variante a en outre l'inconvénient que les tôles ne doivent pas être par- tiellement coupées à la cisaille. mais poinçonnées. Dans la mesure dans la- quelle les tôles se recouvrent d'une plus grande largeur, une utilisation magnétique totale d9une plus grande profondeur ne peut pas se réaliser dais ces formes d'exécution. Dans les angles intérieurs il y a des pertes extra- ordinaires qui ne peuvent être réduites que si les recouvrements des tôles sont choisis petits.
Ensuite on a déjà proposé un circuit magnétique analogue, dans lequel les recouvrements dans les angles sont agrandis et par conséquent, la cohésion mécanique entre les tôles du joug et les tôles des jambes est renforcée par rapport aux recouvrements et la cohésion du circuit magnéti- que mentionné en premier. Il sera, cependant, évident que cette améliora- tion de la cohésion mécanique est accompagnée d'un affaiblissement des pro- priétés magnétiques dans les angles du circuit.
On connait une autre construction dans laquelle on a cherché un compromis entre la cohésion mécanique et les propriétés d'un circuit magnétique et dans laquelle chaque fois une couche avec joints sous, par exemple 30 ,par rapport à certaines directions de base se trouve sur une couche avec des joints sous, par exemple 60 , par rapport à ces directions, de telle sorte que, au lieu des recouvrements rectangulaires conventionnels, on obtient des recouvrements divergeants à partir d'un point vers l'exté- rieur.
Ensuite Inattention est attirée sur une construction connue qui vise à éviter le disposition de compression et de soutien pour 19aug- mentation de la cohésion mécanique dans le circuit. Dans ce but les tôles qui sont juxtaposées aux angles avec un joint adjacent d9environ 45 , ont aux surfaces adjacentes une forme telle qu'elles peuvent s'emboiter. Cet- te construction présente plusieurs inconvénients. Aux endroits où les tôles s'emboitent, la distribution idéale du flux est dérangée.
Si des forces mécaniques sont transmises des jambes aux jougs par les parties emboîtantes des tôles, ce qui ne sera pas seulement le cas pendant la fa- brication et le transport, mais aussi pendant le service, si le transfor- mateur est suspendu au couvercle de la boite, des tensions mécaniques se produisent à ces endroits qui donnent lieu à une diminution permanente des propriétés magnétiques. Car les tôles dirigées sont très sensibles à des tensions mécaniques de sorte quelles doivent être rendues à nouveau libres de tension par un procédé de recuit, si 1?on veut obtenir des résultats magnétiques convenables. En outre, il faut quon dispose d'un outillage de poinçonnage compliqué pour la fabrication de ces tôles.
Les tôles ne peu- vent pas être coupées à la cisaille et le tressage et détressage du cir- cuit donne lieu à de grandes difficultés. Cette construction connue n'est, pour cette raison, réalisable que pour des petits transformateurs. Elle ne peut convenir pour des transformateurs plus grands.
Or, c'est 1?objet de 1?invention de fournir une construction universelle de noyaux pour les petits et les grands transformateurs qui est équivalente au point de vue magnétique aux constructions connues men- tionnées, mais dans laquelle on obtient, en outre, que le circuit reçoive
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au point de vue mécanique une cohésion interne suffsante de manière à pou- voir se dispenser de volumineux dispositifs de soutien extérieurs et que les tôles de noyau se laissent facilement couper à la cisaille.
Elle con- siste en ce que les couches de tôles qui se joignent avec joints juxtaposés sous des angles aigus, sont alternées par des couches dans lesquelles les tôles s9appuient 1-'une contre l'autre sous des angles droits ou presque droits et que dans chaque angle de chaque fenêtre le nombre de couches avec joints adjacents parallèles sous des angles aigus est du moins égal à la moitié du nombre de couches du circuit. Dans cette construction les tôles se joignent sous des angles aigus, forment sur toute la longueur du joint adjacent un joint d9about. Dans ces couches avec tôles les pertes extra- ordinaires dans les angles intérieurs sont, par conséquententièrement évitées.
La cohésion mécanique est obtenue par les couches dans lequel- les les tôles s'appuient 1?une contre l'autre sous des angles droits ou presque droits. Par l'insertion des dernières couches les pertes augmentent d9une part, mais, d'autre part, cette augmentation n'est pas plus grande que les pertes extraordinaires qui se produisent dans les constructions de noyaux connues susmentionnées dans les angles intérieurs, c9est-à-dire aux endroits où les tôles s'emboitent. Donc, tandis que le circuit suivant 1-'invention présente environ les mêmes pertes totales que les circuits ma- gnétiques connus, on obtient par 1?insertion des tôles qui ne sont pas chanfreinées, une solution adéquate du problème mécanique.
Ensuite la fa- brication est simplifiée de telle sorte que toutes les tôles peuvent être coupées à la cisaille et que les tôles à angles aigus sont toutes égales lune par rapport à l'autre.
Il n'est pas nécessaire que les couches avec tôles à angles aigus et celles avec tôles coupées rectangulairement alternent. Suivant 11' invention des tas de deux ou plusieurs couches avec tôles à angles ai- gus parallèles peuvent être chaque fois séparés par une couche dans laquel- le les tôles s9appuient 1?une contre 1?autre sous des angles droits ou presque droits. Entre deux de tels tas de tôles avec joints juxtaposés et à angles aigus parallèles on peut cependant aussi disposer chaque fois deux ou plusieurs couches avec tôles coupées rectangulairement. Dans ce cas, les tôles des couches de séparation ainsi nommées peuvent se recou- vrir avantageusement dans les angles de la ou des fenêtres. On peut aussi utiliser des couches de séparation simples et multiples.
Dans certains cas il peut être avantageux de fabriquer les tôles des couches, dans lesquelles les tôles s'appuient 1?une contre 1?au- tre sous des angles droits ou presque droits , en acier au silicium laminé à chaud. Cet acier donne lieu à des pertes beaucoup moins variables dans le sens du laminage et perpendiculairement à celui-ci que les tôles diri- géeso De cette façon on peut obtenir des propriétés magnétiques spéciales et influencer favorablement le prix de revient du circuit magnétique.
L9attention est attirée sur le fait qu'on connait des circuits magnétiques dans lesquels des tôles qui se joignent avec joints adjacents sous des angles aigus, alternent avec des couches dans lesquelles les tô- les s9appuient l'une contre l'autre sous des angles droits ou presque droits. Dans ces circuits qui ne comportent pas des tôles dacier dirigé., il s'agit de veiller à ce que dans chaque angle de chaque fenêtre le nom- bre de couches avec joints adjacents parallèles soit aussi petit que pos- sible, du moins plus petit que la moitié, par exemple un tiers, un quart, un cinquième, etc.. du nombre total de couches du circuit.
On connaît en soi aussi 1?utilisation de matériaux magnéti- ques différents dans un circuit magnétique. Jusqu'à présent on utilisait les différents matériaux dans la même couche du circuit. Ceci donnait lieu à des difficultéspuisqu9il est difficile de fabriquer les tôles en maté- riaux différents exactement de la même épaisseur. Cette difficulté n'exi-s te pas pour le circuit suivant 1?invention, parce qu9ici les couches sont toutes fabriquées entièrement du même matériau, cependant les différentes couches peuvent être fabriquées en matériaux différents.
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Des formes d'exécution,données à titre d'exemple non limita- tif, sont représentées aux dessins annexés, dans lesquels --
Les figs. 1 à 3 montrent des parties d'un circuit magnétique suivant l'invention pour un transformateur monophasé.
Les figs. 4 à 6 montrent des parties du circuit pour un trans- formateur triphasé.
La fig. 7 montre une partie de l'assemblage angulaire d'un cir- cuit suivant l'invention.
La fig. 1 montre le modèle des couches avec tôles qui se joi- gnent avec un joint d'about sous un angle denviron 45 . Ces tôles sont fa- briquées en acier à propriétés magnétiques dirigées. Les tôles 1, 2,3, 4 d9une couche sont entièrement identiques à celles d'une ou plusieurs cou- ches subséquentes. Elles ne se recouvrent pas, mais forment dans 1-'angle du circuit un joint d9about.
Les figs. 2 et 3 montrent les modèles des couches avec tôles qui s'apuient l'une contre l'autre sous un angle d'environ 90 et se com- posent des tôles 5, 6, 7, 8 et 9, 10, 11, 12. Ces paquets de tôles appar- tiennent à des couches individuelles. Ces couches servent à obtenir une cohésion mécanique-suffisante dans le circuit. Les tôles de celles-ci peuvent éventuellement être fabriquées en tôle d9acier avec propriétés magnétiques dirigées. Mais ce n'est pas du tout indispensable. La compo- sition du noyau peut être la suivante
3 couches suivant le modèle de la fig. 1
1 couche suivant le modèle de la fig. 2
3 couches suivant le modèle de la fig. 1
1 couche suivant le modèle de la fig. 3
3 couches suivant le modèle de la fig. 1, etc...
La fig. 7 représente une partie de l'assemblage angulaire qui est obtenue à l'aide de la composition indiquée ci-dessus. Les trois tô- les 1 et les trois tôles 2 (fig. 7) constituent un paquet avec un joint d9about sous environ 45 dont la fig. 1 donne un exemple. Devant et der- rière ce paquet on a disposé dans la fig. 7 les tôles 5 et 6 suivant la fig. 2 et les tôles 9 et 10 suivant la fig. 3. Par les poutres à pont et les chevilles de pont le paquet entier est comprimé, ce qui est représenté par les forces de pression P. Ces forces de pression et le frottement provoqué par celles-ci dans.les surfaces de recouvrement relativement grandes 0, en- tre les tôles 1 et 6 et les surfaces de recouvrement O2 entre les tôles 2 et 9 fixent les tôles 1 et 2 dans la direction X et Y (fig. 7).
Grâce à l'in- sertion efficace de couches avec tôles qui se joignent sous un angle d'en- viron 90 , les paquets avec tôles qui s9appuient l'une contre l'autre avec joints d'about sous un angle d'environ 45 , sont fixés tout à fait mécani- quement.
L'assemblage du circuit triphasé suivant les figs. 4-6 s'ef- fectue d'une façon analogue. La couche suivant la fig. 4 se compose de tô- les en acier avec propriétés magnétiques dirigées, ces tôles sont adjacen- tes l'une à l'autre sous des angles denviron 45 . Les tôles 13, 14, 15, 16, 17 d9une couche sont identiques à celles des couches subséquentes.
Aussi dans ce cas, les tôles des différentes couches ne se recouvrent pas.
Pour la réalisation de la cohésion mécanique on a de nouveau disposé des couches de séparation, dans lesquelles les tôles 18, 19,20, 21,22, 23 (fig. 5) et 24, 25, 26, 27, 28 (fig. 6)se joignent sous un angle d'envirion 90 , Ces tôles ne doivent pas nécessairement être fabriquées en tôle d'a- cier avec propriétés magnétiques dirigées. La composition de ce noyau peut être la suivante
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4 couches suivant le modèle de la fige 4
1 couche suivant le modèle de la fige 5
1 couche suivant le modèle de la fige 6
4 couches suivant le modèle de la fige 4
1 couche suivant le modèle de la fige 5, etc..
La cohésion mécanique entre les paquets de tôles est obtenue de la façon suivant la fige 7 par le frottement qui est provoqué par la compression du pont sur les endroits de recouvrement.
Il est évident que plusieurs autres combinaisons de couches dune structure différente de celles représentées dans le dessin sont pos- sibles.
REVENDICATIONS. l.- Circuit magnétique avec jambes et jougs qui limitent une ou plusieurs fenêtres rectangulaires et se composent de tôles superposées de manière à constituer des couches dont un certain nombre se compose-de tôles qui s'appuient 1?une contre l'autre dans les angles de la ou des fe- nêtres avec joints d'about sous des angles aigus, par exemple des angles de 45 et qui sont fabriquées d'un acier qui a, dans la direction de.lami- nage, une plus grande perméabilité et une plus petite perte en wattage que dans les autres directions,
caractérisé en ce que'des couches avec tôles qui se joignent avec joints d9about sous des angles aigus sont alternées avec des couches dans lesquelles les tôles s9appuient 1?une contre l'au- tre sous des angles droits ou presque droits et que dans chaque angle de la ou des fenêtres le nombre de couches avec joints d'about parallèles sous des angles aigus, est du moins égal à la moitié du nombre total des couches du circuit.