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"Structure de noyaux magnétiques spécialement adaptés aux machines électriques* -
La présente invention concerne la structure de noyaux magnétiques utilisés sur les machines et, les appareils électriques qui utilisent les lois de l'induction magnétique, tels que les transformateurs destinés à des applications et utilisations quel- conques, et de toutes puissances.
Un sait que, normalement, ces':noyaux sont constitués par des feuilles de tôle magnétique, découpées et mises convenablement en piles, qui se trouvent traversées par le flux magnétique. Ce passage du flux provoque une déperdition d'énergie active, et une puissance réactive qui produisent, la première des pertes d'énergie
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qu'on appelle habituellement pertes dans le fer, alors que la seconde provoqua l'écoulement d'un courant magnétisant en son voisinage.
Dans.tous les systèmes de construction de ces noyaux, -on cherche à réduire au minimum ces deux grandeurs, pour des rai- sons évidentes.. ,
On sait, de plus, ,que les tôles magnétiques utilisées pour la construction des noyaux présentent des caractéristiques direc- tionnelles, grâce auxquelles les grandeurs qui provoquent les pertes mentionnées ci-dessus prennent des valeurs diverses suivant la direction selon laquelle les éléments du noyau sont parcourus par le flux magnétique. D'habitude, il existe une direction pour laquelle correspond une valeur minimum des caractéristiques qui provoquent de telles pertes. On vérifie cette propriété de manié- re particulièrement nette pour les tôles laminées à froid dénom- mées habituellement "à cristaux orientée.
Spécialement, lorsqu'on utilise ce genre de tôles, il est très important d'adopter un des- sin et une structure de noyau grâce auxquels la disposition des tôles permette que le flux parcoure le matériau magnétique en chaque point selon la susdite direction préférentielle. De cette manière, les pertes indiquées ci-dessus se trouvent réduites au minimum, avec des avantages évidents, pour tous les types de trans- formateurs et machines électriques analogues.
Dans les structures de noyaux magnétiques utilisées jusqu'à , présent, on tenait bien compte de ces propriétés dans les parties droites des noyaux, mais, on n'en tenait pas compte dans les zones dans lesquelles l'axe du noyau forme unngle droit, comme par exemple pour le passage d'une colonne à'la culasse ou élément similaire.
Les dessins annexés représentent schematiquement à titre d'exemple, l'invention sous diverses formes d'exécution.
Plus précisément :
Les figures 1 et 2 représentent schématiquement deux sys-
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tèmes typiques de noyaux connus dans lesquels le parcours du flux magnétique est indiqué par des lignes pointillées, et les zones hachurées sont celles dans lesquelles les lignes de flux ne se trou-' - vent-pas parallèles à la direction préférentielle.
La figure 3 représente une structure de noyaux selon la pré- sente inverltion, dans-laquelle, les lignes de flux, dans les di- verses parties du noyau suivent pratiquement la direction préfé- rentielle indiquée par des flèches dans chaque élément du noyau.
La figure 4 est une autre structure de noyau indiquée sché- matiquement et conforme à l'invention.
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Les figures 5 et 6 représentent à titre d'exemple et tou- jours très schématiquement, d'autres moyens de réalisation de noyaux magnétiques répondant aux caractéristiques de l'invention.
La figure 7 représente schématiquement une structure de noyau composé, formée de deux noyaux concentriques, les éléments de chacun des noyaux constituant la combinaison étant réalisés de telle sorte que leur direction préférentielle soit parallèle à celle du passage du flux magnétique. '
Si on observe les figures 1 . et 2, qui représentent la première une section de noyau magnétique dans laquelle les tôles ! de la culasse sont intercalées avec celles des colonnes, et la seconde une section du noyau dans laquelle les tôles de culasse sont posées sur celles des colonnes, on voit comment, aux parties coudées du parcours du flux magnétique, la direction dudit flux est absolument 'différente de la direction préférentielle qui est celle parallèle aux côtés longs des parties de noyau constituant.:
respectivement la culasse et les eolonnes.
Dans la. structure représentée dans la figure 3, chaque cou- che du noyau magnétique se trouve formée de deux éléments 1 et 2 constituant' les colonnes, dans lesquels-la direction préfé- rentielle est.celle parallèle aux longs côtés des tôles corres- pondantes. Des tôles rectangulaires, analogues 3 et 4, consti- tuent la partie principale des flancs de culasse, lesquels sont com-
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piétés, dans la zone directement située au-dessus des colonnes, par des éléments 5, 6, 7 et 8 de section pratiquement carrée et dans lesquels la direction préférentielle, correspond aux. diagonales desdites tôles, indiquées par des flèches.
Un comprend comment dans une telle structure de noyau le parcours du flux magnétique suit, pratiquement dans chaque partie du noyau, les directions préférentielles de chacun des éléments constituant chaque section du noyau lui-même.
La figure 4 représente une section d'une autre structure de noyau conforme à la présente invention,, cette dernière,, cons- tituée seulement par quatre éléments, 9 et 10, correspondant aux colonnes, et 11 et 12 correspondant aux flancs de culasse, les coupures latérales de ces éléments étant en diagonale, de sorte que chacun des susdits éléments possède une forme trapézoïdale.
La figure 5 représente une autre structure de noyau formée par quatre éléments trapézoïdaux 13, 14, 15 et 16 complètes, autres dans les parties correspondant aux angles par quatre/éléments 17, 18, 19 et 20, de forme correspondant à celle qui est indiquée clairement sur le dessin, de manière à.former avec les éléments trapézoïdaux susdits une structure de noyau ayant la forme habituelle à cadre rectangulaire.
La figure 6 représente une variante de la figure b dans laquelle les éléments trapézoïdaux 13', 14', 15', 16' sont asso- ciés avec des éléments en coins, de forme quadrangulaire 21, 22, 23 et 24 comme on l'a clairement représentée dans ladite figure.
Aussi bien dans la figure 5 que dans la figure 6, la direction préférentielle de chaque élément du noyau est indiquée par des flèches.
Par conséquent, selon la présente invention, le noyau d'un transformateur ou analogue se 'trouve formé par des éléments plats provenant de feuilles de tôle magnétique et placés de telle sorte que, dans la zone dans laquelle le flux passe de la colonne à la culasse, la direction préférentielle de l'élément qui est placé
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à cet endroit forme un angle de pratiquement 45 aussi bien avec l'axe de la colonne qu'avec celui de la culasse.
.Par conséquent, un même noyau pourra être constitué par des éléments plans répondant au principe susdit, mais de formes va- riant entre'eux, de manière à améliorer la compacité du noyau et, par exemple un noyau pourra être formé en faisant alterner les éléments de la figure 3 avec ceux de la figure 4, afin de rendre le noyau plus' compact, puisque dans l'exemple de la figure 4 on obtient le résultat voulu même sans ajouter d'éléments dans les coins, les éléments de forme trapézoïdale disposés comme on l'a représenté dans la figure susdite, permettent d'annuler prati- quement la zone dans laquelle les lignes de flux suivant un che- min curviligne.
Ainsi, des éléments comme ceux de la figure 5 pourront être alternés avec des éléments comme -ceux de la figure 4 et de la figure 3 toujours dans le but cité ci-dessus.
La figure 7, qui représente 1 1 1 un noyau composé, montre claire- ment comment chacun des deux noyaux isolés'se trouve formé d'é- léments semblables à ceux de la figure 3, c'est-à-dire d'éléments rectangulaires 25 et 26, et 27 et 28 pour le noyau extérieur et d'éléments rectangulaires 29, 30, 31 et 32 pour le noyau interieur, chacun desdits noyaux étant complété aux angles par des éléments carrés et, dans cette figure également, la direction préférentielle de chaque élément est indiquée par des flèches.
En particulier, les caractéristiques des structures de noyaux de la présente invention peuvent être adaptées également aux noyaux pour transformateurs'et appareils triphasés, et, en général, pour les noyaux à plus de deux colonnes.
Naturellement, d'autres modes pratiques¯de réalisation de noyaux magnétiques répondant à l'idée sur laquelle est basée la présente invention pourront être facilement imaginés par des experts dans cette branche de la technique, et, ainsi,, les cou- ,ires constituant les bords de chacun des éléments qui forment
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une structure de noyau pourront avoir des directions qui pourront être mêmes différentes de celles qui sont représentées dans les diverses figures;¯.cependant, toutes ces structures rentrent dans le domaine-de la présente invention.
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La présente invention a pour objet une structure de noyau magnétique formée de tôles à cristaux orientés, présentant les caractéristiques suivantes considérées isolément ou en combi- naisons :
1) - La structure est constituée de divers éléments de tôle disposés de telle sorte que la direction préférentielle soit pratiquement parallèle à la direction du flux, et, en particulier, que dans la zone dans laquelle le flux passe, des colonnes à la culasse ou de cette dernière à la cuirasse exté- rieure, la direction préférentielle de l'élément de tôle qui y est placé forme un angle de 45 , aussi bien avec l'axe de la colonne qu'avec l'axe de la culasse-
2)
- Chaque section du noyau se trouve formée par deux éléments rectangulaires constituant les colonnes et par deux autres éléments rectangulaires'constituant les parties princi- pale s de la culasse, les dimensions de ces éléments étant telles que les parties voisines des flancs de culasse et des colonnes se trouvent formées par des éléments supplémentaires, de forme pratiquement carrée, et que la direction préférentielle de chacun de ces éléments forme un angle de 450, aussi bien avec la direc- tion préférentielle de l'élément de culasse qu'avec la direction préférentielle de l'élément de colonne correspondant.
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