EP1335391A1 - Nanocrystalline toroidal core - Google Patents

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Publication number
EP1335391A1
EP1335391A1 EP03290202A EP03290202A EP1335391A1 EP 1335391 A1 EP1335391 A1 EP 1335391A1 EP 03290202 A EP03290202 A EP 03290202A EP 03290202 A EP03290202 A EP 03290202A EP 1335391 A1 EP1335391 A1 EP 1335391A1
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EP
European Patent Office
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winding
hoop
magnetic
envelope
housings
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03290202A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michel Berna
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TCT Tores Composants Technologies
Original Assignee
TCT Tores Composants Technologies
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Filing date
Publication date
Application filed by TCT Tores Composants Technologies filed Critical TCT Tores Composants Technologies
Publication of EP1335391A1 publication Critical patent/EP1335391A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/26—Fastening parts of the core together; Fastening or mounting the core on casing or support
    • H01F27/266—Fastening or mounting the core on casing or support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H01F17/06—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with core substantially closed in itself, e.g. toroid
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    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/25—Magnetic cores made from strips or ribbons
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    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
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    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/324—Insulation between coil and core, between different winding sections, around the coil; Other insulation structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/04—Cores, Yokes, or armatures made from strips or ribbons

Definitions

  • the invention relates to a magnetic toroid comprising a strip of nanocrystalline material wound on itself and in particular a magnetic toroid thin nanocrystalline, i.e. having a small thickness for winding the strip of nanocrystalline material.
  • nanocrystalline magnetic toroids which are made of very soft alloys, for example of the iron-nickel type, which are used mainly in high current transformers precision for which high magnetic permeability is required of the transformer core.
  • Such cores can be advantageously produced in the form of a magnetic toroid made of nanocrystalline material.
  • such thin magnetic cores i.e. with a winding thickness for example less than 2 mm.
  • the strip of nanocrystalline material constituting the winding of the torus magnetic is obtained from an alloy ribbon of specific composition with a thickness close to 20 ⁇ m, produced by casting with cooling fast.
  • the amorphous ribbon has sufficient flexibility to be wound on a mandrel in the form of a winding comprising turns perfectly superimposed.
  • the winding is generally separated from the mandrel to be subjected to a heat treatment near 500 ° C, during which the amorphous material develops a crystal structure with grains of nanometric dimension constituting a significant volume proportion of the material which is then designated as nanocrystalline.
  • the winding is generally subjected to a transverse magnetic field which allows performance to be adapted magnetic to the intended application (for example the shape of the hysteresis cycle and the values of the magnetic permeabilities).
  • the windings are separated from their winding mandrel and we put them on a support whose shape allows us to align the turns of the windings, so as to avoid harmful air gaps for the establishment of the transverse magnetic field.
  • a winding support during treatment thermal, to keep its shape.
  • a support can be constituted by a tube in contact with the inside diameter of the winding or by a removable chuck, in non-magnetic stainless steel or ceramic material refractory, so as to be able to exert a magnetic field transverse on the winding of the torus during the heat treatment.
  • the toroids may have an annular hoop on which the winding ribbon of nanocrystalline material is tightened at its central part.
  • the alloy of the winding, in nanocrystalline form, at the end of the treatment thermal, is very fragile and therefore difficult to handle.
  • it is necessary to enclose it in a box without subjecting it to constraints.
  • the housing generally made of plastic also ensures the protection of an enamelled copper wire which is wound on the magnetic toroid, during the manufacturing of the component (for example a transformer) to carry out the secondary winding of the component.
  • the object of the invention is therefore to propose a nanocrystalline magnetic toroid comprising a strip of nanocrystalline material wound on itself in the form of a winding having superimposed turns and tight at its internal part on an annular hoop and a surrounding envelope the winding and comprising a generally toroidal wall, this torus magnetic being perfectly protected from the stresses exerted by a wire wound on the torus constituting a metallic core or by the external environment.
  • the wall of the toroid casing is assembled with the hoop which constitutes at least part of the internal peripheral wall of the envelope and a means for maintaining the winding in the envelope.
  • nanocrystalline magnetic toroid is particularly well suited to the case where the toroid is wound up in thin form, that is to say has a small winding thickness, for example less than 2 mm.
  • the envelope surrounding the winding is constituted by a plastic case made in two parts which can be assembled between them and with the hoop integral with the winding, so to constitute a toroidal housing whose internal peripheral wall is constituted by the hoop secured to the winding.
  • Figure 1 is a sectional view of the winding and the housing of magnetic toroid according to the invention, before its assembly.
  • Figure 2 is an axial sectional view of the magnetic core in the state assembled.
  • FIG. 3 is a view of detail 3 of FIG. 1.
  • the magnetic torus 1 is constituted of a winding 2 of a strip of nanocrystalline magnetic material toroidal shape with superimposed turns made integral by tightening a annular hoop 3 in contact with the inner surface of the toroidal winding 2 and a housing 4 constituting, as it can be seen in FIG. 2, with hoop 3, an envelope completely surrounding the winding 2 of material Nanocrystalline.
  • the housing 4 consists of two half-housings 4a and 4b which are for example entirely symmetrical one of the other with respect to a median plane of the magnetic torus perpendicular to axis 5 of the torus.
  • the magnetic toroid 1 has been represented during a intermediate assembly step, the winding 2 secured to the hoop 3 having been deposited inside the lower half-casing 4b.
  • Winding 2 is obtained from an amorphous ribbon which is wound on a winding surface of a mandrel constituted by the surface outside of the hoop 3 engaged on the mandrel.
  • a hoop 3 is used, the width, in the axial direction, is slightly less than the width of the ribbon intended to constitute the winding of the magnetic toroid.
  • the hoop can have a width in the axial direction of the order of 9.5 mm.
  • Fret 3 can be constituted by an annular part or by a portion of tube or by a strip wound on the mandrel and welded along its end edges reported against each other.
  • the hoop with a width of 9.5 mm can have a thickness of 0.3 mm about.
  • the thickness of the winding is 1.5 mm.
  • a careful realization of the hoop allows to obtain tolerances on the diameter of the hoop plus or minus 0.1 mm, while the tolerances on the internal diameter of a winding as envisaged above are more or less 0.2 mm. Reducing the dispersion of the diameters of magnetic toroid frets from 0.2 mm to 0.1 mm compensates for much of the additional space taken by the hoop in the direction diametral of the toroids.
  • the hoop 3 and the winding 2 are separated from the winding mandrel and heat treatment is carried out at 500 ° C of the winding 2 surrounding the hoop 3.
  • the hoop 3 is generally made of a non-magnetic material such than stainless steel or refractory ceramic material which does not change not the magnetic properties of the winding 2.
  • the production is carried out, for example by pressure molding, of two half-casings 4a and 4b of plastic material having the shape of a portion of toric surface with rectangular meridian section.
  • Each of the half-housings 4a and 4b has a cylindrical outer wall (6a, in the case of the half-housing 4a and 6b, in the case of the half-housing 4b), an annular flat wall 7a (or 7b) perpendicular to the external wall 6a and a flange 8a (or 8b) back towards the inside of the case and substantially parallel to the outer wall.
  • the internal edge of the half-housings (by example the flange 8b of the half-housing 4b shown in FIG.
  • the upper half-casing 4a has a shape symmetrical to that of the lower half-housing 4b, with respect to a median plane of symmetry of the torus perpendicular to axis 5.
  • the mounting and engagement of the winding 2 secured to the hoop 3 are made with perfect guidance due to the presence inward of the half-casing 4b of the flange guide wall 8b.
  • the lower part of the winding 2 is placed at the bottom of the half-housing 4b and the hoop 3 which is slightly recessed in the direction axial with respect to the end surface of the winding 2 engages in the recess 9b of the rim 8b.
  • the mounting clearance between the winding 2 of the torus and the bottoms of the half-casings 4a and 4b is very low (from 0.1 to 0.3 mm approximately) and the winding of the torus is very light. Therefore, maintaining the winding in the case can be provided entirely by the hoop 3.
  • the hoop 3 then constitutes the inner wall of the housing bearing on the rim guide walls 8a and 8b of the two half-housings 4a and 4b.
  • the assembly of the two half-housings and the hoop constituting the wall internal of the housing 4 is produced very precisely, thanks to the very great precision in the production of the hoop 3 and of the two half-casings 4a and 4b.
  • the magnetic toroid according to the invention has the advantage of having a limited and optimized dimensions, because the hoop 3 is integrated at least partially in the thickness of the wall of the housing and constitutes a part of this wall towards the inside of the toroidal envelope.
  • the envelope surrounding the winding of the torus constituted by the two half-housings and the hoop provides very good protection of the torus with respect to a wire of a winding wound on the external surface of the torus to constitute a transformer.
  • the envelope of the torus can be produced in a form different from a case made up of two half-cases.
  • the invention applies to any magnetic toroid made of nanocrystalline material.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

The magnetic ring (1) comprises a winding (2) formed from a band of nano-crystalline material, wound around itself. This lies between an internal supporting fret, and an external toroidal box. Together these provide a complete enclosure for the winding. The nano-crystalline magnetic ring (1) comprises a winding (2) formed from a band of nano-crystalline material, wound around itself. It is gripped internally on an annular fret, and also held by an envelope (4) surrounding the winding. The wall has an overall toroidal shape, and is assembled with the fret (3) which forms the internal peripheral support for the winding. The nano-crystalline material forms a stack of overlapping turns which is less than 2mm thick. The envelope (4) may be formed as a box, constructed from two half boxes (4a, 4b) which fit together in a manner to support the fret between notches (9b).

Description

L'invention concerne un tore magnétique comportant une bande en matériau nanocristallin enroulée sur elle-même et en particulier un tore magnétique nanocristallin mince, c'est-à-dire présentant une faible épaisseur d'enroulement de la bande en matériau nanocristallin.The invention relates to a magnetic toroid comprising a strip of nanocrystalline material wound on itself and in particular a magnetic toroid thin nanocrystalline, i.e. having a small thickness for winding the strip of nanocrystalline material.

On connaít des tores magnétiques nanocristallins qui sont réalisés en des alliages très doux, par exemple de type fer-nickel, et qui sont utilisés principalement dans les transformateurs de mesure de courant de haute précision pour lesquels on doit disposer d'une perméabilité magnétique élevée du noyau du transformateur. De tels noyaux peuvent être réalisés avantageusement sous la forme d'un tore magnétique en matériau nanocristallin. Dans le cas de transformateurs de petite puissance utilisés dans le domaine de l'électronique ou dans le domaine du contrôle de réseaux électriques, par exemple pour la réalisation de disjoncteurs différentiels, on utilise de tels tores magnétiques minces, c'est-à-dire avec une épaisseur d'enroulement par exemple inférieure à 2 mm.We know nanocrystalline magnetic toroids which are made of very soft alloys, for example of the iron-nickel type, which are used mainly in high current transformers precision for which high magnetic permeability is required of the transformer core. Such cores can be advantageously produced in the form of a magnetic toroid made of nanocrystalline material. In the case of low power transformers used in the field of electronics or in the field of control of electrical networks, by example for the realization of earth leakage circuit breakers, such thin magnetic cores, i.e. with a winding thickness for example less than 2 mm.

La bande en matériau nanocristallin constituant l'enroulement du tore magnétique est obtenue à partir d'un ruban en alliage de composition spécifique d'une épaisseur voisine de 20 µm, réalisé par coulée avec refroidissement rapide. Le ruban amorphe présente une souplesse suffisante pour être enroulé sur un mandrin sous la forme d'un enroulement comportant des spires parfaitement superposées. Après l'opération d'enroulage de la bande amorphe, l'enroulement est généralement séparé du mandrin pour être soumis à un traitement thermique au voisinage de 500°C, au cours duquel le matériau amorphe développe une structure cristalline comportant des grains de dimension nanométrique constituant une proportion volumique notable du matériau qui est alors désigné comme nanocristallin. Pendant le traitement thermique de nanocristallisation, on soumet généralement l'enroulement à un champ magnétique transverse qui permet d'adapter les performances magnétiques à l'application envisagée (par exemple la forme du cycle d'hystérésis et les valeurs des perméabilités magnétiques).The strip of nanocrystalline material constituting the winding of the torus magnetic is obtained from an alloy ribbon of specific composition with a thickness close to 20 µm, produced by casting with cooling fast. The amorphous ribbon has sufficient flexibility to be wound on a mandrel in the form of a winding comprising turns perfectly superimposed. After the tape winding operation amorphous, the winding is generally separated from the mandrel to be subjected to a heat treatment near 500 ° C, during which the amorphous material develops a crystal structure with grains of nanometric dimension constituting a significant volume proportion of the material which is then designated as nanocrystalline. During the treatment nanocrystallization thermal, the winding is generally subjected to a transverse magnetic field which allows performance to be adapted magnetic to the intended application (for example the shape of the hysteresis cycle and the values of the magnetic permeabilities).

Dans le cas de petits tores de forme circulaire ayant un diamètre extérieur de l'ordre de 2 cm, on sépare les enroulements de leur mandrin d'enroulage et on les dépose sur un support dont la forme permet d'aligner les spires des enroulements, de façon à éviter des entrefers néfastes pour l'établissement du champ magnétique transverse.In the case of small circular tori having an outside diameter of the order of 2 cm, the windings are separated from their winding mandrel and we put them on a support whose shape allows us to align the turns of the windings, so as to avoid harmful air gaps for the establishment of the transverse magnetic field.

Dans le cas de tores de plus grandes dimensions ayant un diamètre extérieur de l'ordre de 10 cm ou pour des tores de forme oblongue, il peut être nécessaire d'utiliser un support de l'enroulement pendant le traitement thermique, pour conserver sa forme. Un tel support peut être constitué par un tube en contact avec le diamètre intérieur de l'enroulement ou par un mandrin démontable, en acier inoxydable amagnétique ou en matière céramique réfractaire, de manière à pouvoir exercer un champ magnétique transverse sur l'enroulement du tore pendant le traitement thermique.In the case of larger tori having a diameter outside of the order of 10 cm or for oblong tori, it can be necessary to use a winding support during treatment thermal, to keep its shape. Such a support can be constituted by a tube in contact with the inside diameter of the winding or by a removable chuck, in non-magnetic stainless steel or ceramic material refractory, so as to be able to exert a magnetic field transverse on the winding of the torus during the heat treatment.

Dans certains cas, en particulier pour des petits tores ayant des enroulements de faible épaisseur, par exemple d'une épaisseur inférieure à 2 mm, les tores peuvent comporter une frette annulaire sur laquelle l'enroulement du ruban de matériau nanocristallin est serré à sa partie centrale.In some cases, especially for small toroids with windings thin, for example less than 2 thick mm, the toroids may have an annular hoop on which the winding ribbon of nanocrystalline material is tightened at its central part.

L'alliage de l'enroulement, sous forme nanocristalline, à l'issue du traitement thermique, est très fragile et donc difficilement manipulable. Pour conserver pleinement les performances du tore, il est nécessaire de l'enfermer dans un boítier sans lui faire subir de contraintes. Généralement, on cale l'enroulement du tore à l'intérieur du boítier par une rondelle de mousse ou on le fixe par quelques points de colle d'une nature appropriée, sur le fond du boítier, de sorte que l'enroulement soit moins sensible aux vibrations.The alloy of the winding, in nanocrystalline form, at the end of the treatment thermal, is very fragile and therefore difficult to handle. For fully maintain the performance of the torus, it is necessary to enclose it in a box without subjecting it to constraints. Generally, we wedge the winding of the torus inside the housing by a foam washer or fix it with a few dots of glue of an appropriate nature, on bottom of the case, so that the winding is less sensitive to vibrations.

Le boítier généralement réalisé en matière plastique assure également la protection d'un fil de cuivre émaillé qui est bobiné sur le tore magnétique, lors de la fabrication du composant (par exemple un transformateur) pour réaliser l'enroulement secondaire du composant.The housing generally made of plastic also ensures the protection of an enamelled copper wire which is wound on the magnetic toroid, during the manufacturing of the component (for example a transformer) to carry out the secondary winding of the component.

On a proposé également différentes techniques de revêtement du tore de manière à assurer la protection du fil émaillé enroulé sur le tore. De telles techniques de revêtement abaissent cependant les performances du tore magnétique utilisé comme noyau.Various coating techniques have also been proposed. torus so as to protect the enameled wire wound on the torus. Of such coating techniques, however, lower the performance of the magnetic torus used as nucleus.

Le but de l'invention est donc de proposer un tore magnétique nanocristallin comportant une bande en matériau nanocristallin enroulée sur elle-même sous la forme d'un enroulement présentant des spires superposées et serré à sa partie interne sur une frette annulaire et une enveloppe entourant l'enroulement et comportant une paroi de forme globalement torique, ce tore magnétique étant parfaitement protégé des contraintes exercées par un fil enroulé sur le tore constituant un noyau métallique ou par le milieu extérieur.The object of the invention is therefore to propose a nanocrystalline magnetic toroid comprising a strip of nanocrystalline material wound on itself in the form of a winding having superimposed turns and tight at its internal part on an annular hoop and a surrounding envelope the winding and comprising a generally toroidal wall, this torus magnetic being perfectly protected from the stresses exerted by a wire wound on the torus constituting a metallic core or by the external environment.

Dans ce but, la paroi de l'enveloppe du tore est assemblée avec la frette qui constitue au moins une partie de la paroi périphérique interne de l'enveloppe et un moyen de maintien de l'enroulement dans l'enveloppe.For this purpose, the wall of the toroid casing is assembled with the hoop which constitutes at least part of the internal peripheral wall of the envelope and a means for maintaining the winding in the envelope.

La réalisation d'un tore magnétique nanocristallin selon l'invention est particulièrement bien adaptée au cas où l'enroulement du tore est réalisé sous forme mince, c'est-à-dire présente une épaisseur d'enroulement faible, par exemple inférieure à 2 mm.The production of a nanocrystalline magnetic toroid according to the invention is particularly well suited to the case where the toroid is wound up in thin form, that is to say has a small winding thickness, for example less than 2 mm.

De préférence, l'enveloppe entourant l'enroulement est constituée par un boítier en matière plastique réalisé en deux parties qui peuvent être assemblées entre elles et avec la frette solidaire de l'enroulement, de manière à constituer un boítier torique dont la paroi périphérique interne est constituée par la frette solidaire de l'enroulement.Preferably, the envelope surrounding the winding is constituted by a plastic case made in two parts which can be assembled between them and with the hoop integral with the winding, so to constitute a toroidal housing whose internal peripheral wall is constituted by the hoop secured to the winding.

Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire, à titre d'exemple, en se référant aux figures jointes en annexe, un tore magnétique nanocristallin suivant l'invention et une opération d'assemblage de ce tore magnétique.In order to clearly understand the invention, we will describe, by way of example, with reference to the attached figures, a magnetic torus nanocrystalline according to the invention and an assembly operation of this torus magnetic.

La figure 1 est une vue en coupe de l'enroulement et du boítier du tore magnétique suivant l'invention, avant son assemblage.Figure 1 is a sectional view of the winding and the housing of magnetic toroid according to the invention, before its assembly.

La figure 2 est une vue en coupe axiale du tore magnétique à l'état assemblé.Figure 2 is an axial sectional view of the magnetic core in the state assembled.

La figure 3 est une vue du détail 3 de la figure 1.FIG. 3 is a view of detail 3 of FIG. 1.

Sur la figure 1, on voit les différentes parties composant un tore magnétique suivant l'invention, pendant l'assemblage du tore magnétique, désigné de manière générale par le repère 1. Le tore magnétique 1 est constitué d'un enroulement 2 d'une bande en matériau magnétique nanocristallin de forme torique à spires superposées rendu solidaire par serrage d'une frette annulaire 3 en contact avec la surface intérieure de l'enroulement torique 2 et d'un boítier 4 constituant, comme il est visible sur la figure 2, avec la frette 3, une enveloppe entourant complètement l'enroulement 2 en matériau nanocristallin.In Figure 1, we see the different parts making up a magnetic toroid according to the invention, during the assembly of the magnetic core, designated generally by the reference 1. The magnetic torus 1 is constituted of a winding 2 of a strip of nanocrystalline magnetic material toroidal shape with superimposed turns made integral by tightening a annular hoop 3 in contact with the inner surface of the toroidal winding 2 and a housing 4 constituting, as it can be seen in FIG. 2, with hoop 3, an envelope completely surrounding the winding 2 of material Nanocrystalline.

Comme il est visible sur la figure 1, le boítier 4 est constitué de deux demi-boítiers 4a et 4b qui sont par exemple entièrement symétriques l'un de l'autre par rapport à un plan médian du tore magnétique perpendiculaire à l'axe 5 du tore.As can be seen in Figure 1, the housing 4 consists of two half-housings 4a and 4b which are for example entirely symmetrical one of the other with respect to a median plane of the magnetic torus perpendicular to axis 5 of the torus.

Sur la figure 1, le tore magnétique 1 a été représenté pendant une étape intermédiaire d'assemblage, l'enroulement 2 solidaire de la frette 3 ayant été déposé à l'intérieur du demi-boítier inférieur 4b.In FIG. 1, the magnetic toroid 1 has been represented during a intermediate assembly step, the winding 2 secured to the hoop 3 having been deposited inside the lower half-casing 4b.

Préalablement à cette étape d'assemblage, on a réalisé, par les étapes habituelles qui seront rappelées brièvement ci-dessus, la fabrication de l'enroulement 2 rendu solidaire par serrage de la frette 3.Prior to this assembly step, we carried out, by the steps usual which will be briefly recalled above, the manufacture of the winding 2 made integral by tightening the hoop 3.

L'enroulement 2 est obtenu à partir d'un ruban amorphe qui est enroulé sur une surface d'enroulement d'un mandrin constituée par la surface extérieure de la frette 3 engagée sur le mandrin.Winding 2 is obtained from an amorphous ribbon which is wound on a winding surface of a mandrel constituted by the surface outside of the hoop 3 engaged on the mandrel.

De manière à obtenir un enroulement 2 à spires parfaitement superposées, pour éviter la formation d'entrefers, on utilise une frette 3 dont la largeur, dans la direction axiale, est légèrement inférieure à la largeur du ruban destiné à constituer l'enroulement du tore magnétique. Par exemple, dans le cas d'un enroulement 2 d'une hauteur de 10 mm, c'est-à-dire obtenu par enroulement d'une bande de largeur 10 mm, la frette peut présenter une largeur dans la direction axiale de l'ordre de 9,5 mm. La frette 3 peut être constituée par une pièce annulaire ou par une portion de tube ou encore par une bande enroulée sur le mandrin et soudée suivant ses bords d'extrémité rapportés l'un contre l'autre.So as to obtain a winding 2 with perfectly superimposed turns, to avoid the formation of air gaps, a hoop 3 is used, the width, in the axial direction, is slightly less than the width of the ribbon intended to constitute the winding of the magnetic toroid. For example, in the case of a winding 2 with a height of 10 mm, that is to say obtained by winding a 10 mm wide strip, the hoop can have a width in the axial direction of the order of 9.5 mm. Fret 3 can be constituted by an annular part or by a portion of tube or by a strip wound on the mandrel and welded along its end edges reported against each other.

Dans le cas d'un tore magnétique désigné par l'appellation "20* 17* 10", c'est-à-dire un tore comportant un enroulement dont le diamètre extérieur est de 20 mm, le diamètre intérieure de 17 mm et la hauteur de 10 mm, la frette d'une largeur de 9,5 mm peut présenter une épaisseur de 0,3 mm environ. L'épaisseur de l'enroulement est de 1,5 mm. L'assemblage de la frette, lorsqu'elle est constituée par une bande enroulée, est réalisé par soudage bout à bout des extrémités de la bande pour éviter les surépaisseurs, le soudage étant réalisé de préférence par faisceau laser. In the case of a magnetic torus designated by the name "20 * 17 * 10 ", that is to say a torus comprising a winding whose outside diameter is 20 mm, the inside diameter of 17 mm and the height of 10 mm, the hoop with a width of 9.5 mm can have a thickness of 0.3 mm about. The thickness of the winding is 1.5 mm. The assembly of the hoop, when formed by a wound band, is produced by welding end to end of the strip ends to avoid excess thickness, welding is preferably carried out by laser beam.

Une réalisation soignée de la frette permet d'obtenir des tolérances sur le diamètre de la frette de plus ou moins 0,1 mm, alors que les tolérances sur le diamètre interne d'un enroulement tel qu'envisagé plus haut sont de plus ou moins 0,2 mm. La réduction de la dispersion des diamètres des frettes des tores magnétiques de 0,2 mm à 0,1 mm permet de compenser en grande partie la place supplémentaire prise par la frette dans la direction diamétrale des tores.A careful realization of the hoop allows to obtain tolerances on the diameter of the hoop plus or minus 0.1 mm, while the tolerances on the internal diameter of a winding as envisaged above are more or less 0.2 mm. Reducing the dispersion of the diameters of magnetic toroid frets from 0.2 mm to 0.1 mm compensates for much of the additional space taken by the hoop in the direction diametral of the toroids.

Après avoir réalisé l'enroulage de la bande amorphe sur la frette 3, avec une certaine tension réglée, on sépare la frette 3 et l'enroulement 2 du mandrin d'enroulement et on réalise le traitement thermique à 500°C de l'enroulement 2 entourant la frette 3.After having wound the amorphous band on the hoop 3, with a certain regulated tension, the hoop 3 and the winding 2 are separated from the winding mandrel and heat treatment is carried out at 500 ° C of the winding 2 surrounding the hoop 3.

La frette 3 est réalisée généralement en un matériau amagnétique tel qu'un acier inoxydable ou une matière céramique réfractaire qui ne modifie pas les propriétés magnétiques de l'enroulement 2.The hoop 3 is generally made of a non-magnetic material such than stainless steel or refractory ceramic material which does not change not the magnetic properties of the winding 2.

Cependant, dans certains cas, on peut envisager l'utilisation d'une frette en matériau magnétique qui contribue aux propriétés magnétiques du tore.However, in some cases, the use of a hoop of magnetic material which contributes to the magnetic properties of the torus.

Après réalisation du traitement thermique de nanocristallisation et refroidissement de l'ensemble constitué par l'enroulement 2 et la frette 3, on effectue l'opération d'assemblage comme représenté en particulier sur les figures.After carrying out the nanocrystallization heat treatment and cooling of the assembly constituted by the winding 2 and the hoop 3, we performs the assembly operation as shown in particular on the FIGS.

On réalise la fabrication, par exemple par moulage sous pression, de deux demi-boítiers 4a et 4b en matière plastique ayant la forme d'une portion de surface torique à section méridienne rectangulaire.The production is carried out, for example by pressure molding, of two half-casings 4a and 4b of plastic material having the shape of a portion of toric surface with rectangular meridian section.

Chacun des demi-boítiers 4a et 4b comporte une paroi externe cylindrique (6a, dans le cas du demi-boítier 4a et 6b, dans le cas du demi-boítier 4b), une paroi plane annulaire 7a (ou 7b) perpendiculaire à la paroi externe 6a et un rebord 8a (ou 8b) en retour vers l'intérieur du boítier et sensiblement parallèle à la paroi externe. Le rebord interne des demi-boítiers (par exemple le rebord 8b du demi-boítier 4b représenté sur la figure 3) présente, dans son épaisseur, un décrochement annulaire 9b délimité par une paroi de guidage vers l'intérieur du rebord du demi-boítier et dont la largeur, dans la direction radiale, est voisine de l'épaisseur de la frette 3 solidaire de l'ensolidaire de l'enroulement 2 du tore. La paroi de guidage constituant l'extrémité supérieure du rebord 8b comporte une surface tronconique inclinée vers l'intérieur du demi-boítier correspondant.Each of the half-housings 4a and 4b has a cylindrical outer wall (6a, in the case of the half-housing 4a and 6b, in the case of the half-housing 4b), an annular flat wall 7a (or 7b) perpendicular to the external wall 6a and a flange 8a (or 8b) back towards the inside of the case and substantially parallel to the outer wall. The internal edge of the half-housings (by example the flange 8b of the half-housing 4b shown in FIG. 3) is present, in its thickness, an annular recess 9b delimited by a wall guide towards the inside of the edge of the half-housing and whose width, in the radial direction is close to the thickness of the hoop 3 secured to the solidarity of the winding 2 of the torus. The guide wall constituting the end upper edge 8b has an inclined frustoconical surface inward of the corresponding half-housing.

Le demi-boítier supérieur 4a présente une forme symétrique de celle du demi-boítier inférieur 4b, par rapport à un plan médian de symétrie du tore perpendiculaire à l'axe 5.The upper half-casing 4a has a shape symmetrical to that of the lower half-housing 4b, with respect to a median plane of symmetry of the torus perpendicular to axis 5.

Le montage et l'engagement de l'enroulement 2 solidaire de la frette 3 sont réalisés avec un parfait guidage du fait de la présence vers l'intérieur du demi-boítier 4b de la paroi de guidage du rebord 8b.The mounting and engagement of the winding 2 secured to the hoop 3 are made with perfect guidance due to the presence inward of the half-casing 4b of the flange guide wall 8b.

La partie inférieure de l'enroulement 2 vient se placer dans le fond du demi-boítier 4b et la frette 3 qui est légèrement en retrait dans la direction axiale par rapport à la surface d'extrémité de l'enroulement 2 vient s'engager dans le décrochement 9b du rebord 8b.The lower part of the winding 2 is placed at the bottom of the half-housing 4b and the hoop 3 which is slightly recessed in the direction axial with respect to the end surface of the winding 2 engages in the recess 9b of the rim 8b.

On engage alors le demi-boítier supérieur 4a sur la partie supérieure de l'enroulement et de la frette en saillie au-dessus du plan d'assemblage du demi-boítier 4b. La partie d'extrémité supérieure de la frette 3 vient se positionner à l'intérieur du décrochement 9a du rebord 8a du demi-boítier supérieur 4a. La frette 3 est alors encastrée dans le boítier 4 à ses extrémités axiales.We then engage the upper half-casing 4a on the upper part of the winding and the hoop projecting above the assembly plane of the half-housing 4b. The upper end part of the hoop 3 is positioned inside the recess 9a of the rim 8a of the upper half-casing 4a. The hoop 3 is then embedded in the housing 4 at its ends Axial.

Généralement, le jeu de montage entre l'enroulement 2 du tore et les fonds des demi-boítiers 4a et 4b est très faible (de 0,1 à 0,3 mm environ) et l'enroulement du tore est très léger. De ce fait, le maintien de l'enroulement dans le boítier peut être assuré entièrement par la frette 3.Generally, the mounting clearance between the winding 2 of the torus and the bottoms of the half-casings 4a and 4b is very low (from 0.1 to 0.3 mm approximately) and the winding of the torus is very light. Therefore, maintaining the winding in the case can be provided entirely by the hoop 3.

Dans certains cas, cependant, pour réaliser le montage et l'assemblage du tore, on peut déposer, dans le fond du demi-boítier inférieur 4b, sur la surface interne de la paroi annulaire 7b du demi-boítier, une rondelle de mousse 10 ou quelques points de colle, avant d'engager l'enroulement 2 solidaire de la frette 3 dans le demi-boítier, comme représenté sur les figures 1 et 3.In some cases, however, to carry out assembly and assembly of the torus, one can deposit, in the bottom of the lower half-casing 4b, on the internal surface of the annular wall 7b of the half-housing, a washer of foam 10 or a few dots of glue, before starting the winding 2 secured to the hoop 3 in the half-housing, as shown in the figures 1 and 3.

On peut également placer préalablement, dans le fond du demi-boítier supérieur 4a, une rondelle de mousse destinée à venir en appui sur la surface supérieure de l'enroulement 2. We can also place beforehand, in the bottom of the half-housing upper 4a, a foam washer intended to come to bear on the upper surface of the winding 2.

On réalise l'assemblage des deux demi-boítiers, par exemple à l'aide d'une bande adhésive 11 fixée sur la surface extérieure de la paroi externe 6a, 6b des deux demi-boítiers.We carry out the assembly of the two half-housings, for example using an adhesive strip 11 fixed to the outer surface of the outer wall 6a, 6b of the two half-housings.

Il serait possible également d'assembler les deux demi-boítiers 4a et 4b, en prévoyant, sur les parties d'extrémité de ces deux demi-boítiers, des moyens de clippage coopérants.It would also be possible to assemble the two half-housings 4a and 4b, by providing, on the end parts of these two half-housings, cooperating clip-on means.

Lorsque l'enroulement du tore magnétique est fixé à l'intérieur du boítier, comme représenté sur la figure 2, la frette 3 introduite dans le décrochement annulaire des rebords 8a et 8b assure un maintien parfait de l'enroulement 2 dans le boítier 4.When the winding of the magnetic toroid is fixed inside the case, as shown in Figure 2, the hoop 3 introduced into the recess annular rims 8a and 8b ensures perfect maintenance of the winding 2 in case 4.

La frette 3 constitue alors la paroi intérieure du boítier en appui sur les parois de guidage des rebords 8a et 8b des deux demi-boítiers 4a et 4b.The hoop 3 then constitutes the inner wall of the housing bearing on the rim guide walls 8a and 8b of the two half-housings 4a and 4b.

L'assemblage des deux demi-boítiers et de la frette constituant la paroi interne du boítier 4 est réalisé de manière très précise, grâce à la très grande précision de réalisation de la frette 3 et des deux demi-boítiers 4a et 4b.The assembly of the two half-housings and the hoop constituting the wall internal of the housing 4 is produced very precisely, thanks to the very great precision in the production of the hoop 3 and of the two half-casings 4a and 4b.

Le tore magnétique suivant l'invention présente l'avantage d'avoir un encombrement limité et optimisé, du fait que la frette 3 est intégrée au moins partiellement dans l'épaisseur de la paroi du boítier et constitue une partie de cette paroi vers l'intérieur de l'enveloppe torique.The magnetic toroid according to the invention has the advantage of having a limited and optimized dimensions, because the hoop 3 is integrated at least partially in the thickness of the wall of the housing and constitutes a part of this wall towards the inside of the toroidal envelope.

D'autre part, l'enveloppe entourant l'enroulement du tore constituée par les deux demi-boítiers et la frette assure une très bonne protection du tore vis-à-vis d'un fil d'un bobinage enroulé sur la surface extérieure du tore pour constituer un transformateur.On the other hand, the envelope surrounding the winding of the torus constituted by the two half-housings and the hoop provides very good protection of the torus with respect to a wire of a winding wound on the external surface of the torus to constitute a transformer.

On a pu fabriquer, selon l'invention, des tores magnétiques comportant des frettes et montés dans des boítiers qui permettent d'atteindre toutes les performances magnétiques habituellement requises et qui présentent une très bonne résistance aux contraintes externes.It was possible to manufacture, according to the invention, magnetic toroids comprising frets and mounted in cases that allow to reach all the magnetic performances usually required and which have very good resistance to external stresses.

L'invention ne se limite pas strictement au mode de réalisation qui a été décrit.The invention is not strictly limited to the embodiment which has been described.

L'enveloppe du tore peut être réalisée sous une forme différente d'un boítier constitué de deux demi-boítiers. The envelope of the torus can be produced in a form different from a case made up of two half-cases.

L'invention s'applique à tout tore magnétique en matériau nanocristallin.The invention applies to any magnetic toroid made of nanocrystalline material.

Claims (8)

Tore magnétique nanocristallin comportant une bande en matériau nanocristallin enroulée sur elle-même sous la forme d'un enroulement (2) présentant des spires superposées et serré, à sa partie interne, sur une frette annulaire (3), et une enveloppe (4) entourant l'enroulement (2) et comportant une paroi de forme globalement torique, caractérisé par le fait que la paroi de l'enveloppe (4) est assemblée avec la frette (3) qui constitue au moins une partie de la paroi périphérique interne de l'enveloppe (4) et un moyen de maintien de l'enroulement (2) du tore dans l'enveloppe (4).Nanocrystalline magnetic toroid comprising a strip of nanocrystalline material wound on itself in the form of a winding (2) having superimposed turns and tightened, at its internal part, on an annular hoop (3), and an envelope (4) surrounding the winding (2) and comprising a wall of generally toroidal shape, characterized in that the wall of the envelope (4) is assembled with the hoop (3) which constitutes at least part of the internal peripheral wall of the envelope (4) and a means for maintaining the winding (2) of the torus in the envelope (4). Tore magnétique suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'enroulement en matériau nanocristallin présente une épaisseur de spires superposées inférieure à 2 mm.Magnetic core according to claim 1, characterized in that the winding of nanocrystalline material has a thickness of superimposed turns less than 2 mm. Tore magnétique suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'enveloppe (4) entourant l'enroulement (2) comporte un boítier de forme générale torique comprenant au moins deux demi-boítiers (4a, 4b) assemblables de manière à encastrer la frette (3) à ses extrémités axiales entre deux décrochements (9a, 9b) de forme annulaire de rebords internes (8a, 8b) de la paroi des deux demi-boítiers (4a, 4b) et de façon que la frette (3) constitue une partie périphérique interne de la paroi du boítier (4).Magnetic toroid according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the envelope (4) surrounding the winding (2) comprises a generally toroidal housing comprising at least two half-housings (4a, 4b) can be assembled so as to fit the hoop (3) at its axial ends between two recesses (9a, 9b) of annular shape with internal flanges (8a, 8b) of the wall of the two half-housings (4a, 4b) and so that the hoop (3) constitutes an internal peripheral part of the wall of the housing (4). Tore magnétique suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que les rebords internes (8a, 8b) des deux demi-boítiers (4a, 4b) comportent, à leurs extrémités axiales, des parois de guidage de l'enroulement (2) et de la frette (3).Magnetic toroid according to claim 3, characterized in that the internal flanges (8a, 8b) of the two half-housings (4a, 4b) have, at their axial ends, walls for guiding the winding (2) and the hoop (3). Tore magnétique suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que les décrochements de forme annulaire (9a, 9b) des rebords internes (8a, 8b) des demi-boítiers (4a, 4b) présentent une largeur, dans la direction radiale, voisine de l'épaisseur de la frette (3).Magnetic toroid according to any one of claims 3 and 4, characterized in that the annular recesses (9a, 9b) of the internal flanges (8a, 8b) of the half-housings (4a, 4b) have a width, in the radial direction, close to the thickness of the hoop (3). Tore magnétique suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que le jeu de montage entre l'enroulement (2) et des fonds des demi-boítiers (4a, 4b) est d'environ 0,1 mm à 0,3 mm.Magnetic toroid according to any one of Claims 3 to 5, characterized in that the mounting clearance between the winding (2) and the bottoms of the half-housings (4a, 4b) is approximately 0.1 mm at 0.3 mm. Tore magnétique suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait qu'il comporte, sur au moins une surface d'un fond de l'un des deux demi-boítiers (4a, 4b) destinée à venir en contact avec une partie d'extrémité axiale de l'enroulement (2), au moins une rondelle de calage en mousse (10) ou une pluralité de points de collage de l'enroulement (2) dans le demi-boítier (4a, 4b).Magnetic toroid according to any one of Claims 3 to 5, characterized in that it comprises, on at least one surface of a bottom of one of the two half-housings (4a, 4b) intended to come into contact with an axial end portion of the winding (2), at least one foam wedge washer (10) or a plurality of gluing points of the winding (2) in the half-housing (4a, 4b) . Tore magnétique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la frette (3) présente une largeur, dans la direction axiale du tore magnétique (1), inférieure à la largeur de la bande en matériau nanocristallin de l'enroulement (2) dont la hauteur, dans la direction axiale, est égale à la largeur de la bande en matériau nanocristallin.Magnetic toroid according to any one of Claims 1 to 7, characterized in that the hoop (3) has a width, in the axial direction of the magnetic toroid (1), less than the width of the strip of nanocrystalline material of l 'winding (2) whose height in the axial direction is equal to the width of the strip of nanocrystalline material.
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