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M E M O I R E D E S C R I P T I F PERFECTIONNEMENTS AU MONTAG DES BOBINES ELECTRIQUES.-
L'invention concerne une nouvelle méthode de fabrication des bobines électriques,permettant de les obtenir compactes, grande résistance diélectrique,insensibles à l'humidité, à l'huile et aux acides faibles. L'isolement réalisé permet également d'éviter la pénétration des poussières ou souillures diverses. De plus, sous une de ses variantes,l'invention permet d'obtenir des bobines qui résistent à des températures relativement élevées.
Dans la construction desbobines électriques selon les méthodes
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usuelles on a coutume d'utiliser des matières fibreuses et absorbantes comme lecoton, l'amiante etc... Ces matières, généralement non séchées préalablement àleur emploi, l'enfer- ment toujours quelque peu d'humidité,qui rend l'isdement défec- tueux ou tout au moins inconstant. On doit donc compléter cet isolement au moyen ,'le vernis isolants,ou de revêtements par rubans traitas.
Suivant l'invention,l'isolement de la bobine est effectif sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des matières absorbantes ou fibreuses et la construction de la bobine exige le minimum de matières et de travail. Il en résulte que la bobine est compacte,totalement dénuée d'humidité,le revêtement isolant est solide, emperméable, le pouvoir diélectrique en est très ,!,lové et le facteur .'-l'espace est réduit. A cet effet, la Compagnie demanderesse utilise un ester cellulosique,par exemple l'acéta.te de cellulose,sous forme de feuillets minces et secs ayant par exemple moins :.le 0,1 mm. d'épaisseur.
Cette matière,mise en ruban,est appliquée sur les conducteurs qui sont ensuite bobinés suivant les formes requises. un peut,si on le juge néces- saire,intercaler des couches d'acétate de cellulose entre les spires consécutives.
Cet acétate est de plus rendu thermo-plastique par un chauffage interne après montage, On peut,par exemple,chauffer l'isolant en faisant passer un courant d'intensité convenable dans les conducteurs. On peut également comprimer les bobines dans un moule approprié,chauffé à une température convenable par circulation de vapeur. Ainsi le moule étant chauffé à 1600 C., on fera durer le moulage environ 20 minutes. Cette opération amène un retrait général de l'acétate de cellulose à la surface des conducteurs et transforme le tout en une masse compacte.
On remarquera bien que cette méthode ne comporte l'emploi d'aucun solvant. Ainsi toute rupture d'isolement, par exemple par des bulles de vapeur du solvant, est complètement éliminée. En définitive,la bobine ainsi traitée constitue un solide dont la. surface extérieure est complètement
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imperméable.
Pour la formation de tell es bobines destinées aux moteurs d'induction,par exemple,l'acétate de cellulose, ou tout ester analogue,sous forme de minces feuillets secs,.)eut- être enroulé en spirale la surf-ce des conducteurs. La bobine est ensuite constituée par enroulement et subit le traitement thermique qui fait adhérer entre elles les couches successives de l'isolant. Les parties en retrait peuvent recevoir encore une couche com alimentaire d'acétate 'le cellulose en feuilles et ces couches subissent elles-mêmes la compres- sion chaud. Par ce processus, l'isolement homogène complet se trouve réalisé en conservant tous les avantages énumérés plus haut.
Le traitement thermique est également réalisable car échauffement du fil bobiné au sein d'un champ à haute fréquence pendant quelquessecondes.
L'isolant solide ainsi fabriqué pésiste particulièrement aux températures élevées et pratiquement,les bobines fabriquées ainsi peuvent être conservées indéfiniment àdes températures de l'ordre de 150 C. Les propriétés diélectriques très avantageuses de l'ester cellulosique sont conservées dans la bobine,qui est très ramassée par suite du faible taux de l'isolant mince qui a été choisi . Enfin, l'isolant étant sec et insensible à l'action des matières étrangères; humidité, poussières, etc... la durée utile de la bosine se trouve considérablement accrue.
Suivant une variante de l'invention les fils métalliques de la bobine,par exemple des fils de cuivre,sont d'abord recouverts d'une couche émaillée isolante par application Ce procédés bien connus. Par exemple, l'émaillage du fil sera réalisé dans une machine ad hoc, dont il existe un grand nombre.
Généralement des couches successives de compositions huileuses; huile de lin,huile de bois de Chine,huile de kérosène etc... sont chauffées à des températures relativement élevées une fois déposées sur le cuivre; aux environs de 342 C.
on ob-
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tient 1' isolant qui possède la plus grande rigidité diélectrique et le facteur d'espace le plus réduit. De tels émaux résistent à des températures exceptionnellement hautes une fois incorporées dans ''les bobine?.)
Ces filsémaillés sont alors enroulés sur un noyau convenable, chaque couche du conducteur étant séparée des coucaes contiguües au moyen d'une très mince feuille d'un ester cellulosique tel que l'acétate de cellulose; on prendra de préférence des feuillets d'acétate de cellulose d'une épaisseur d'environ 0,025 mm. pour les raisons exposées plus loin.
Une fois la bobine totalement constituée avec ses couches intermédiaires d'acétate de cellulose on la. porte vers 150 C. en général, entre 150 et 130 C. et par tous moyens appropriés, Les couches d'acétate de cellulose se ramollissent, puis gonflent,et finalement prennent du retrait. Simultanément les spires de cuivre émaillé se dilatent, et l'air renfermé dans la bobine se raréfie. Toutes ces actions physi- ques convergent vers la contraction finale de la bobine au cours derefroidissement, et elle acquiert le maximum de densité et de rigidité.
Quand la bobine atteint sa temp'érature la plus élevée, on la plonge dans un bain d'un vernis isolant convenable maintenu à la température ordinaire. 'De préférence,on uti.li- se un vernis renfermant une résine du type alkyd. On laisse refroidir la bobine Jans le bain jusqu'à la température ambiante, puis on la retire, on l'égoutte, on la¯ retourne bout pour. bout et on durcit le revêtement extérieur par étuvage de préférence entre 150 et 190 C.
On peut également laisser durcir le vernis l'air, mais le durcissement est meilleur si on l'exécute à chaud, Si on a utilisé une résine alkyd pour cette imprégnation finale, on peut prendre soit une résine siccative à l'air, soit une résine ne pouvant durcir que par cuisson. Cette dernière,en général préférable,pourra être durcie dans un four ou une étuve dont la température soit facile à. régler. Il est commode d'employer un appareil
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chauffé électriquement. Dans certains cas, exactement comme avec le processus ci-dessus, le chauffage final pourra être réalisé en disposant la bobine dans un champ à haute fréquence, pendant une très courte durée.
Le traitement final remplit d'isolant les vides qui subsisteraient à l'intérieur de la bobine, et recouvre toute la surface avec une matière qui résiste aux influences atmosphériques ou diverses.
De même que la première méthode décrite ci-dessus,celleci permet d'obtenir une bobine compacte,très résistante à toutes les causes de dégradation. L'acétate -le cellulose a pour effet de réduire les dimensions des bobines tout en leur assurant une résistance diélectrique particulièrement élevée. Comme dans le premier cas, les propriétés thermoplastiques de l'acétate de cellulose conduisent aux mêmes avantages. On remarquera que l'invention permet 11'éviter complètement l'emploi de tomtes matières fibreuses, donc irrégu- lières et sensibles l'humidité.
Les bobines fabriquées ainsi conviennent à tous les emplois électriques : solénoïdes, aimants, relais, appareils de mesure, transformateurs, contacteurs, bobines de champ, etc...