Transformateur de courant et son procédé de fabrication

Description

[0001] L'invention concerne un transformateur de courant comportant un circuit magnétique fermé en tôles empilées entourant un conducteur primaire, et un enroulement secondaire dont le noyau est une partie du circuit magnétique.

[0002] Les transformateurs de courant connus utilisés notamment dans des relais de déclenchement ou des disjoncteurs, fournissent de l'énergie électrique et des signaux de mesure de courant à des unités de traitement. De manière connue, les transformateurs comportent, un enroulement primaire constitué par un conducteur de puissance traversé par un fort courant, un circuit magnétique entourant le conducteur de puissance et un enroulement secondaire constitué par une ou deux bobines situées sur le circuit magnétique.

[0003] Le circuit magnétique des transformateurs est constitué de tôles empilées. Pour permettre la mise en place des bobines de l'enroulement secondaire, les tôles ont de préférence des formes ouvertes. Les tôles sont introduites à l'intérieur des bobines puis fixées entre elles de manière à fermer le circuit magnétique.

[0004] La fixation de tôles empilées se fait par des soudures qui maintiennent des piles de tôles bout à bout. Avec ce mode de fixation le circuit magnétique risque de présenter des entrefers importants dus aux irrégularités des découpes des tôles et de l'empilage. Ces entrefers diminuent les performances du transformateur à bas courant.

[0005] Le document DE 488 284 décrit un transformateur à tôles découpées et empilées de manière alternée permettant une diminution de la résistance magnétique du circuit magnétique. Cependant, une telle disposition ne permet pas de réduire les entrefers locaux.

[0006] Il existe des transformateurs de courant comportant un circuit magnétique constitué par des tôles fermées et empilées ne présentant pas d'entrefer. Dans ces transformateurs, l'enroulement secondaire doit être bobiné directement sur le circuit magnétique. Ce mode de fabrication élimine les risques de présence d'entrefer mais augmente considérablement la complexité, la durée de fabrication et le coût des transformateurs.

[0007] L'invention a pour but un transformateur de courant ayant une réponse élevée à bas courant et d'une fabrication simple et rapide.

[0008] Ce but est atteint par le fait que chaque tôle du circuit magnétique est constituée par une seule pièce entourant le conducteur primaire et comportant en un seul emplacement une découpe ayant des irrégularités complémentaires de manière à éviter des entrefers locaux, les tôles étant empilées dans une même position, la découpe de chaque tôle coïncidant avec les découpes des autres tôles.

[0009] Dans un mode préférentiel de réalisation le circuit magnétique comporte une première partie fixe destinée à recevoir l'enroulement secondaire et une seconde partie flexible susceptible d'être momentanément déformée.

[0010] Le transformateur peut comporter des moyens de maintien pour maintenir les tôles dans le plan de leur découpe.

[0011] Les découpes des tôles se situent de préférence dans une partie du circuit magnétique prolongeant le noyau de l'enroulement secondaire. Les tôles étant, par exemple, découpées perpendiculairement à l'axe de l'enroulement secondaire ou parallèlement à l'axe de l'enroulement secondaire.

[0012] Selon un mode particulier de réalisation le circuit magnétique est de forme rectangulaire et comporte un premier grand côté recevant l'enroulement secondaire, un second grand côté opposé au premier grand côté, et deux petits côtés, les découpes du circuit magnétique se situant entre le premier grand côté et un petit côté adjacent. La première partie fixe du circuit magnétique comporte le premier grand côté et la seconde partie flexible comporte au moins le grand côté opposé ou le petit côté adjacent. Dans ce mode de réalisation, les découpes sont de préférence effectuées selon une bissectrice d'un angle droit formé par le premier grand côté et un petit côté adjacent.

[0013] Dans un procédé de fabrication d'un transformateur selon l'invention, les tôles sont découpées en un seul endroit avec des découpes ayant des irrégularités complémentaires de manière à éviter des entrefers locaux et empilées en faisant correspondre les découpes de chaque tôle, puis, dans une première étape une partie flexible des tôles du circuit magnétique est déformée, dans une seconde étape une bobine d'enroulement secondaire est disposée sur une partie fixe du circuit magnétique, et dans une troisième étape la partie flexible des tôles du circuit magnétique est remise en position normale, les parties fixe et flexible de chaque tôle étant alignées selon le plan de leur découpe.

[0014] D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés sur lesquels :

La figure 1 représente un transformateur de courant connu à tôles empilées.

La figure 2 représente, en vue agrandie, la juxtaposition des tôles empilées du transformateur de la figure 1.

La figure 3 représente un mode de réalisation d'un transformateur de courant selon l'invention.

La figure 4 montre, en vue agrandie, une découpe d'une tôle du transformateur de la figure 3.

La figure 5 montre une déformation momentanée du circuit magnétique du transformateur selon la figure 3.

Les figures 6 et 7 montrent deux vues d'un dispositif de maintien des tôles empilées pour un transformateur selon la figure 3.

Les figures 8 et 9 montrent deux autres modes de réalisation de transformateurs selon l'invention.

[0015] Le transformateur connu de la figure 1 comporte un circuit magnétique 1 entourant un conducteur primaire 2 de forte intensité et une bobine 3 formant un enroulement secondaire. Le circuit magnétique est constitué par deux piles de tôles 4a et 4b indépendantes.

[0016] Lors de la fabrication du transformateur, les piles de tôles 4a et 4b sont placées à l'intérieur de la bobine, de manière à constituer des noyaux magnétiques.

[0017] Les tôles de la figure 1 ont des formes en L. Les deux piles 4a et 4b sont solidarisées en position tête-bêche, après leur mise en place dans les bobines, par deux filets de soudure 5a et 5b.

[0018] Aux jointures des piles de tôles, des irrégularités dues aux outils de découpes diminuent les performances du transformateur. La figure 2 montre un exemple d'irrégularités à la jointure des tôles. Ces irrégularités de découpes introduisent de petits entrefers locaux qui altèrent la réponse du transformateur à bas niveau de courant.

[0019] Dans un transformateur selon l'invention, la réponse pour de faibles valeurs de courant est améliorée.

[0020] La figure 3 montre un transformateur selon un premier mode de réalisation de l'invention. Un circuit magnétique 4 ne comporte qu'une seule pile de tôles. Chaque tôle a une découpe 7 permettant une déformation momentanée du circuit magnétique. Les tôles du circuit magnétique sont empilées de manière à ce que les découpes coïncident selon un même plan perpendiculaire à la surface desdites tôles.

[0021] Le circuit magnétique 4 de la figure 3 a une forme rectangulaire comprenant deux grands côtés 14a et 14c et deux petits côtés 14b et 14d. Le côté 14c du circuit magnétique reçoit une bobine d'enroulement secondaire 3. La découpe est effectuée selon la bissectrice de l'angle droit formé par le grand côté 14c et le petit côté 14d.

[0022] Les irrégularités présentes de chaque côté des découpes sont complémentaires. Cette complémentarité compense les effets des irrégularités et ne perturbe plus la circulation du flux magnétique. L'apparition de petits entrefers locaux est ainsi évitée.

[0023] Une vue partielle d'une découpe en position écartée est représentée sur la figure 4. Sur cette vue, une première irrégularité 8 de la découpe dépassant un axe médian 9 de découpe est compensée par une seconde irrégularité 10, complémentaire à la première et située de l'autre côté de la découpe en retrait de ce même axe médian.

[0024] Dans le mode de réalisation de la figure 3, le circuit magnétique 4 du transformateur de courant comporte une première partie 11 constituant le noyau de la bobine secondaire 3 et une seconde partie 12 susceptible d'être momentanément déformée.

[0025] La première partie 11 comporte au moins le côté 14c recevant la bobine. La seconde partie 12 comporte au moins le côté 14d adjacent au côté 14c et séparé par la découpe, ou le grand côté 14a opposé au grand côté 14c.

[0026] La mise en place de la bobine 3 de l'enroulement secondaire sur le circuit magnétique se fait en trois étapes. Une première étape consiste à maintenir la première partie 11 du circuit magnétique et à déformer momentanément la seconde partie 12. Ensuite (seconde étape), pendant que la seconde partie est maintenue déformée, la première partie est introduite à l'intérieur de la bobine de manière à constituer le noyau magnétique. Enfin, lors d'une troisième étape, la seconde partie 12 est repositionnée dans sa position normale.

[0027] La figure 5 montre un transformateur de courant au moment où les tôles de la partie 12 du circuit magnétique sont déformées pour permettre la mise en place de la bobine 3 sur la partie 11. Sur cette figure seul le grand côté 14a de la partie 12, opposé au grand côté 14c de la partie fixe, est déformé.

[0028] Sur les figures 6 et 7 les parties fixe et flexible respectivement 11 et 12 du circuit magnétique sont maintenues par un dispositif de maintien 13. Le dispositif 13 maintient les tôles serrées entre elles et alignées de part et d'autre de la découpe de manière à éviter les risques d'entrefer.

[0029] Dans d'autres modes de réalisation le dispositif de maintien peut être intégré à un appareil recevant le transformateur de courant, par exemple un disjoncteur.

[0030] Les figures 3 à 7 montrent des circuits magnétiques ayant des tôles découpées selon la bissectrice d'un angle droit entre deux côtés adjacents d'un circuit magnétique rectangulaire. Mais, il est possible de découper les tôles à d'autres emplacements, par exemple perpendiculairement à des côtés du circuit magnétique.

[0031] Les figures 8 et 9 montrent d'autres exemples possibles de découpes 7. La découpe de la figure 8 se trouve sur le prolongement du grand côté 14c de la partie fixe recevant la bobine 3, perpendiculairement au petit côté 14d adjacent au grand côté 14c, alors que la découpe de la figure 9 est sur le grand côté 14c du circuit magnétique, perpendiculairement à l'axe de la bobine 3.

[0032] Les transformateurs décrits ci-dessus comportent une seule bobine 3, mais il est possible, dans d'autres modes de réalisation de l'invention, de disposer plusieurs bobines d'enroulement secondaire sur la partie du circuit magnétique constituant le noyau.

[0033] Dans les exemples cités ci-dessus, les circuits magnétiques sont rectangulaires, mais il est possible d'utiliser des circuits magnétiques de forme différente, notamment de forme carrée.

[0034] La bobine de l'enroulement secondaire est de préférence située dans la partie la plus longue du circuit magnétique, mais elle pourrait tout aussi bien être disposée sur un petit côté d'un circuit magnétique rectangulaire.

Revendications

1. Transformateur de courant comportant un circuit magnétique fermé (4) en tôles empilées entourant un conducteur (2) primaire, et un enroulement (3, 3a, 3b) secondaire dont le noyau est une partie du circuit magnétique,
chaque tôle du circuit magnétique étant constituée par une seule pièce entourant le conducteur primaire et comportant en un seul emplacement une découpe (7), caractérisé en ce que la découpe de chaque tôle est réalisée de manière à produire des irrégularités complémentaires et éviter des entrefers locaux, les tôles étant empilées dans une même position, la découpe (7) de chaque tôle coïncidant avec les découpes des autres tôles.

2. Transformateur de courant selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit magnétique (4) comporte une première partie (11) fixe destinée à recevoir l'enroulement (3) secondaire et une seconde partie (12) flexible susceptible d'être momentanément déformée.

3. Transformateur de courant selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le transformateur comporte des moyens (13) de maintien pour maintenir les tôles dans le plan de leur découpe (7).

4. Transformateur de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le circuit magnétique (4) est de forme rectangulaire et comporte un premier grand côté (14c) recevant l'enroulement secondaire, un second grand côté (14a) opposé au premier grand côté, et deux petits côtés (14b, 14c), les découpes (7) du circuit magnétique (4) se situant entre le premier grand côté (14c) et un petit côté adjacent (14d).

5. Transformateur de courant selon la revendication 4 caractérisé en ce que la première partie (11) fixe du circuit magnétique comporte le premier grand côté (14c) et la seconde partie (12) flexible comporte au moins le grand côté opposé (14d) ou le petit côté adjacent (14d).

6. Transformateur de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les découpes (7) des tôles se situent dans une partie du circuit magnétique prolongeant le noyau de l'enroulement secondaire.

7. Transformateur de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les découpes (7) des tôles se situent dans une partie (11, 14c) du circuit magnétique prolongeant le noyau de l'enroulement secondaire, les tôles étant découpées perpendiculairement à l'axe de l'enroulement secondaire.

8. Transformateur de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les découpes (7) des tôles se situent dans une partie du circuit magnétique prolongeant le noyau de l'enroulement secondaire, les tôles étant découpées parallèlement à l'axe de l'enroulement secondaire.

9. Transformateur de courant selon quelconque des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que les découpes (7) du circuit magnétique (4) sont effectuées selon une bissectrice d'un angle droit formé par le premier grand côté et un petit côté adjacent (14b, 14d).

10. Procédé de fabrication d'un transformateur de courant comportant un circuit magnétique fermé (4, 4a, 4b) constitué par des tôles empilées, et un enroulement secondaire (3), dans lequel les tôles sont découpées en un seul endroit avec des découpes ayant des irrégularités complémentaires de manière à éviter des entrefers locaux et empilées en faisant correspondre les découpes (7) de chaque tôle, puis, dans une première étape une partie flexible (12) des tôles du circuit magnétique est déformée, dans une seconde étape une bobine (7) d'enroulement secondaire est disposée sur une partie (11) fixe du circuit magnétique (4), et dans une troisième étape la partie (12) flexible des tôles du circuit magnétique est remise en position normale, les parties fixe (11) et flexible (12) de chaque tôle étant alignées selon le plan de leur découpe (7).

Ansprüche

1. Stromwandler mit einem geschlossenen Magnetkreis (4) aus um einen Primärleiter (2) geführten aufeinandergestapelten Blechen sowie einer Sekundärwicklung (3, 3a, 3b) mit einem als Teil des Magnetkreises ausgebildeten Kern, wobei jedes Blech des Magnetkreises als um den Primärleiter geführtes einstückiges Teil ausgeführt ist und nur an einer Stelle eine Schnittfuge (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittfuge jedes Bleches so ausgeführt ist, daß zueinander komplementäre Unebenheiten entstehen und die Ausbildung von örtlichen Luftspalten verhindert wird, wobei die Bleche mit gleicher Ausrichtung aufeinandergestapelt sind und die Schnittfuge (7) jedes einzelnen Blechs mit den Schnittfugen der übrigen Bleche fluchtet.

2. Stromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkreis (4) einen ersten feststehenden Abschnitt (11) zur Aufnahme der Sekundärwicklung (3) sowie einen zweiten biegsamen Abschnitt (12) umfaßt, der vorübergehend verformt werden kann.

3. Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromwandler Haltemittel (13) zur Fixierung der Bleche in der Ebene ihrer Schnittfuge (7) umfaßt.

4. Stromwandler nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkreis (4) eine rechteckige Form aufweist und einen ersten langen Schenkel (14c) zur Aufnahme der Sekundärwicklung, einen dem ersten langen Schenkel gegenüberliegenden zweiten langen Schenkel (14a) sowie zwei kurze Schenkel (14b, 14c) umfaßt, wobei die Schnittfugen (7) des Magnetkreises (4) zwischen dem ersten langen Schenkel (14c) und einem angrenzenden kurzen Schenkel (14d) ausgebildet sind.

5. Stromwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste feststehende Abschnitt (11) des Magnetkreises den ersten langen Schenkel (14c), und der zweite biegsame Abschnitt (12) mindestens den gegenüberliegenden langen Schenkel (14a) oder den angrenzenden kurzen Schenkel (14d) umfaßt.

6. Stromwandler nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittfugen (7) der Bleche in einem, in der Verlängerung des Kerns der Sekundärwicklung angeordneten Bereich des Magnetkreises ausgebildet sind.

7. Stromwandler nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittfugen (7) der Bleche in einem, in der Verlängerung des Kerns der Sekundärwicklung angeordneten Bereich des Magnetkreises ausgebildet sind und senkrecht zur Längsachse der Sekundärwicklung verlaufen.

8. Stromwandler nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittfugen (7) der Bleche in einem, in der Verlängerung des Kerns der Sekundärwicklung angeordneten Bereich des Magnetkreises ausgebildet sind und parallel zur Längsachse der Sekundärwicklung verlaufen.

9. Stromwandler nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittfugen (7) des Magnetkreises (4) längs der Winkelhalbierenden eines durch den ersten langen Schenkel und einen angrenzenden kurzen Schenkel (14b, 14d) gebildeten rechten Winkels ausgeführt sind.

10. Verfahren zur Herstellung eines Stromwandlers mit einem geschlossenen Magnetkreis (4, 4a, 4b) aus aufeinandergestapelten Blechen sowie einer Sekundärwicklung (3), bei dem die Bleche an einer einzigen Stelle unter Ausbildung einer Schnittfuge mit komplementären Unebenheiten aufgeschnitten werden, so daß die Entstehung örtlicher Luftspalte verhindert wird, und die Bleche so aufeinandergestapelt werden, daß die Schnittfugen (7) aller Bleche übereinander liegen, und bei dem anschließend in einem ersten Schritt ein biegsamer Abschnitt (12) der Bleche des Magnetkreises verformt, in einem zweiten Schritt eine Sekundärwicklungsspule (7) auf einem feststehenden Abschnitt (11) des Magnetkreises aufgebracht und in einem dritten Schritt der biegsame Abschnitt (12) der Bleche des Magnetkreises in seine Normalstellung zurückgeführt werden, wobei der feststehende Abschnitt (11) und der biegsame Abschnitt (12) jedes Blechs in der Ebene ihrer Schnittfuge (7) miteinander fluchten.

Claims

1. A current transformer comprising a closed magnetic circuit (4) made up of stacked metal plates surrounding a primary conductor (2), and a secondary winding (3, 3a, 3b) whose core is a part of the magnetic circuit,
each plate of the magnetic circuit being formed by a single part surrounding the primary conductor and comprising a cut-out (7) at a single location, characterized in that the cut-out of each plate is achieved so as to produce complementary irregularities and to prevent local air-gaps, the plates being stacked in the same position, the cut-out (7) of each plate coinciding with the cut-outs of the other plates.

2. The current transformer according to claim 1 characterized in that the magnetic circuit (4) comprises a fixed first part (11) designed to receive the secondary winding (3) and a flexible second part (12) able to be momentarily deformed.

3. The current transformer according to one of the claims 1 and 2 characterized in that the transformer comprises securing means (13) to hold the plates in the plane of their cut-out (7).

4. The current transformer according to any one of the claims 1 to 3 characterized in that the magnetic circuit (4) is of rectangular shape and comprises a first large side (14c) receiving the secondary winding, a second large side (14a) opposite the first large side, and two small sides (14b, 14c), the cut-outs (7) of the magnetic circuit (4) being situated between the first large side (14c) and an adjacent small side (14d).

5. The current transformer according to claim 4 characterized in that the fixed first part (11) of the magnetic circuit comprises the first large side (14c) and the flexible second part (12) comprises at least the opposite large side (14a) or the adjacent small side (14d).

6. The current transformer according to any one of the claims 1 to 5 characterized in that the plate cut-outs (7) are situated in a part of the magnetic circuit prolonging the core of the secondary winding.

7. The current transformer according to any one of the claims 1 to 6 characterized in that the plate cut-outs (7) are situated in a part (11, 14c) of the magnetic circuit prolonging the core of the secondary winding, the plates being cut perpendicularly to the axis of the secondary winding.

8. The current transformer according to any one of the claims 1 to 6 characterized in that the plate cut-outs (7) are situated in a part of the magnetic circuit prolonging the core of the secondary winding, the plates being cut parallel to the axis of the secondary winding.

9. The current transformer according to any one of the claims 4 to 6 characterized in that the cut-outs (7) of the magnetic circuit (4) are made according to a line bisecting a right angle formed by the first large side and an adjacent small side (14b, 14d).

10. A manufacturing process of a current transformer comprising a closed magnetic circuit (4, 4a, 4b) formed by stacked metal plates, and a secondary winding (3),
wherein the metal plates are cut at a single place with cut-outs having complementary irregularities so as to prevent local air-gaps and stacked making the cut-outs (7) of each plate correspond, then in a first stage a flexible part (12) of the plates of the magnetic circuit is deformed, in a second stage a secondary winding coil (7) is arranged on a fixed part (11) of the magnetic circuit (4), and in a third stage the flexible part (12) of the plates of the magnetic circuit is put back in the normal position, the fixed part (11) and flexible part (12) of each plate being aligned according to the plane of their cut-out (7).

Dessins