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PERFECTIONNEMENTS A LA CONSTHUCTION DES BOBINES ELECTRIQUES.
La présente invention concerne des perfectionnements à la construction des bobines électriques et s'applique, en particulier, aux bobines d'électro-aimants de dimensions courtes, utilisées dans les appareils de commande.
Ces bobines sont susceptibles d'être fabriquées en série, à bon marché, tout en étant simples à construire et de fonctionnement sûr, en particulier à tension élevée et sous des températures élevées. Elles sont, en outre, de faibles dimensions relativement à leur puissance*
L'invention c aussi une méthode d'imprégnation de ces bobines d'élec-
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Jusqu'ici, les bobines électriques ont été obtenues en imprégnant un enrou- lement de fil isolé au moyen d'une matière thermodurcissable isolante, résistant aux hautes températures, telle qu'une résine fluide polymérisable insoluble. Une telle bobine est de petites dimensions relativement à sa puissance.
Toutefois, les méthodes de fabrication connues jusqu'ici sont quelque peu compliquées et ne s'adaptent pas bien à la production en série de petites bobines bon marché. Dans beaucoup de cas, on a construit des récipients moulés ou conformés à l'avance, imperméables au vernis , afin de maintenir la résine dans la bobine pendant la cuisson. De tels récipients sont difficiles à fabriquer et ils entraînent une augmentation considérable de l'encombrement et du poids de la bobine.
L'invention permet de fabriquer des bobines plus petites et possédant des caractéristiques électriques favorables, sans avoir recours aux procédés coûteux utilisés jusqu'ici*
Suivant une des caractéristiques de l'invention, on utilise, pour former le corps isolant de la bobine, des feuilles repliables en matière étanche aux vernis, ces feuilles étant conformées selon la forme de la bobine elle-même@ de façon à former une coupe qui retienne le vernis.
Cette coupe est fermée au sommet par l'une des joues de la bobine et la résine thermodurcissable est introduite à, tra- vers des ouvertures ménagées dans cette jouet Ces ouvertures servent elles-mêmes de réservoirs pour retenir un léger excès de résine fluide au-dessus du bobinage@, de telle sorte que la coupe ainsi constituée n'a pas besoin d'être plus grande que la bobine elle-même.
L'invention sera d'ailleurs mieux comprise si l'on se réfère à la descrip- tion qui suit et au dessin qui l'accompagne, donné à titre d'exemple non limita- tif et dans lequel la figure unique est une coupe partielle, par un plan axiale d'une bobine conforme à l'invention.
La bobine comprend une partie centrale faite d'un tube métallique 1, rabattu à ses deux extrémités pour maintenir deux joues annulaires 2 et 3. Bien entendu, si on le désire, le tube 1 peut être en une autre matière, comme la fibre, le papier, une matière phénolique isolante, ou analogue. Les joues 2 et 3 peuvent être en métal, en un produit de condensation approprié résistant aux hautes tem- pératures, en fibre d'amiante qui résiste bien-aux températures élevées, en ma- tière vitreuse imprégnée de vernis, ou en matière analogue.
Entre les joues 2 et 3, la surface extérieure du tube 1 est enfermée dans une feuille isolante 4, susceptible d'absorber du vernis, comme le n
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papier, la laine de verre ou analogues, Quand les joues 2 et 3 sont métalliques, il est préférable de disposer contre la paroi interne de la joue Inférieure 3, une mince rondelle 5 en matière isolante plastique appropriée, résistant à la cha- leur. La rondelle 5 doit dépasser'la joue 3 vers l'extérieur, afin d'augmenter la ligne de fuite vers le sol.
On place , sur la rondelle 5 isolante, une mince rondelle 6 imperméable aux vernis. lies bords interne et externe sont retroussés vers le haut de faqon à for- mer réceptacle pour retenir le vernis, cette rondelle est faite de préférence en une feuille repliable, de matière déformable, étanche au vernis. Diverses résines vinyliques oonviennent pour cette rondelle 6, telle que celle connue sous le nom de "Formvar" combiné à un plastifiant approprié, Contre la joue supérieure 2, on dispose une rondelle poreuse 7, dont les rebords interne et externe sont re- pliés vers le bas. Cette rondelle est de préférence en un papier, ou en une étof- fe absorbant le vernis. On peut aussi utiliser la laine de verre.
Un enroulement 8 de fil isolé est disposé autour du tube 1, entre les ron- delles 6 et 7. Les spires de l'enroulement 8 remplissent tout- l'espace ménagé entre ces rondelles et sont comprises entre le tube 1 et la région correspondant à la périphérie des joues 2 et 3. L'enroulement est constitué par un fil isolé au moyen d'émail, de coton, de papier, de verre, de soie, ou analogues. De préfé- rence, on peut utiliser le vernis connu commercialement sous le nom de "Formex".
Le fil peut tre enroulé de manière quelconque, ou en galettes ou couches et, si on le désire, on peut utiliser entre couches des feuilles isolantes en matière appropriée. Les extrémités du fil sont sorties et aboutissent à des bornes ap- propriées 8a, à la surface extérieure de la bobine.
La périphérie externe de l'enroulement est recouverte d'une feuille 9 d'une seule pièce, en une matière imperméable au verais, telle qu'une résine vinylique telle que le Formvar, ou en une matière analogue, combinée à un plastifiant appro- prié. Cette feuille de couverture 9 est, de préférence, faite de la même matière que la rondelle 6. Le rebord extérieur de cette rondelle est replié vers le haut et est attaché de toute manière étanche convenable à la feuille 9, de telle sorte que la rondelle 6, le tube métallique 1 et la feuille 9 formant un ensemble cylin- drique Imperméable au vernis, pour l'enroulement 8. Ce récipient en forme de tore destiné à retenir le vernis, est fermé à sa partie supérieure, uniquement par la rondelle 7 absorbant le vernis et la joue 2.
Celle-ci comporte une ou plusieurs ouvertures 10 permettant l'introduction d'une résine fluide thermodurcis-
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-sable appropriée, telle qu'un vernis insoluble ou une matière analogue, afin de combler les interstices entre les fils de l'enroulement 8. Afin de ne pas faire d'ouvertures dans le récipient étanche au vernis, les deux extrémités de l'enroule- ment sont sorties vers les bornes, en passant entre la rondelle supérieure 7 et la feuille cylindrique 9.
Afin d'obtenir une bobine qui possède une grande rigidité diélectrique et un faible facteur de puissance, pour des tensions et des températures de fonction- nement relativement élevées, on utilise une matière d'imprégnation constituée par un fluide polymérisable qui n'exige pas l'évacuation de solvants volatils inertes pendant la cuisson et qui forme un Isolement solide convenable, résistant à la chaleur, sans absorption d'oxygène atmosphérique et sans formation de produite de réaction volatils, comme de l'eau. Bien qu'on puisse employer toute matière ou toute combinaison de matières appropriées, pour satisfaire à ces conditions, il est préférable d'utiliser des produits fluides polymérisables, en particulier ceux qui ont de faibles pressions de vapeur à la température de cuisson et comportant soit des constituants pris isolément,
soit des mélanges de constituants, apparte- nant l'un à une classe et l'autre à une autre classe, parmi celles citées ci- dessous :
I- Des résines alkyd non saturées comportant : 1 ) des esters d'un alcool polyhydrique ou des mélanges d'alcools polyhydriques; 2 ) un acide alpha beta polycarboxylé non saturé en alpha, ou plusieurs acides poly- carboxylés, dont l'un au moins est du type alpha beta polycarboxylé, non satura en alpha.
II - Des esters d'alcools monohydriques non saturéset d'acides mono- ou polybasiques comportant un acide alpha bêta polycarboxylé non saturé en alpha, des acides polycarboxylés aromatiques et des acides minéraux.,
III - Des esters mixtes d'alcools monohydriques non saturés et des acides précédents, ou des esters mixtes des types ci-dessus avec acides poly- basiques et plusieurs alcools, dont un au moins est monohydrique non saturé et un autre, un alcool polyhydrique. pour utiliser les substances ci-dessus, on incorpore en faible quantité un composé servant de catalyseur de polymérisation, en général un peraxyde, comme le peroxyde de benzoyle. La proportion peut être de 0,5 à 5% en poids et la po- lymérisation est effectuée par chauffage entre 60 et 125 C. pendant une durée de temps convenable.
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Quand on emploie un imprégnant de ce type et une technique vide-pression appropriée, il est non seulement possible de remplir tous les vides de la bobine, mais encore, puisqu'on n'a besoin de chasser aucun solvant, on peut assurer la persistance de cette condition, pourvu qu'il n'y ait que peu ou pas de ressuage vers l'extérieur de la bobine au cours de la cuisson.
Au début de la cuisson, la viscosité de la matière d'imprégnation est sensi- blement réduite et toute tendance à de légères fuites du fluide pendant cette pé- riode est évitée par la présence de la rondelle 7 et des ouvertures 10 de la joue 2,, Pendant le remplissage de la bobine,, un léger excès de vernis est laissé dans les ouvertures 10, au-dessus de la bobine, et ces ouvertures constituant un réser- voir suffisant, permettent à l'enroulement 8 de rester recouvert de vernis, malgré de légères fuites qui pourraient se produire.
En outre, la rondelle 7, en manière absorbant le vernis, retient ce vernis en haut de la bobine et lutte ainsi contre toute tendanoe du vernis à se déposer pendant la cuisson,
Le vernis insoluble utilisé est d'un type qui se distingue des matières em- ployées couramment, en ce sens qu'un polymère à liaison transversale est formé par la polymérisation additionnelle d'un alkyd non saturé et d'un monomère actif.
Pendant la polymérisation, il se produit une union entre la résine et le monnère actif, avec formation d'une structure à liaison transversale, infusible, essen- tiellement insoluble, La transformation de l'état liquide à l'état solide se fait pratiquement sans variation de volume.
Il est préférable de terminer la bobine en enroulant sa surface extérieure dans une couche de matière offrant une protection mécanique additionnelle, On a représenté dans ce but une couche de protection 11, qui peut être en une matière qui protège la bobine contre toute cause d'endommagement par voie mécanique.
Cette couche 11 est, de préférence, en ruban de verre et, en vue de son aspect extérieur cette couche peut être recouverte de vernis par tout procédé connu de trempage ou de pulvérisation. Cette couche 11 sert également à maintenir en place les bornes terminales Bas
Ce qui vient d'être dit plus haut va permettre de bien comprendre comment le montage de la bobine est pratiquement effectué, à. la lumière de la courte des- cription suivante t
Le tube 1 est d'abord serti ou évasé à sa partie inférieure, et la joue 3 et la rondelle 5 sont mises en place respectivement. Le tube est alors enroulé dans la couche de papier 4, et la rondelle déformable 6 imperméable au vernis
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est ensuite mise en place.
La rondelle 7 et la joue 2 sont alors placées sur le tube et celui-ci est serti à son extrémité supérieure. L'enroulement est disposé autour du centre de la bobine et la feuille 9, imperméable au vernis, est enroulée sur la surface extérieure du bobinage. Les bords extérieurs des rondelles 6 et 7 sont alers rabattus vers l'intérieur autour des arêtes de la feuille 9 et réunies de manière étanche à cette feuille de toute manière appropriée La bobine est alors prête à être Imprégnée. Si on désire munir la bobine d'une couche protec- trice 11, celle-ci est posée avant l'imprégnation.
Pour effectuer cette imprégnation, la bobine est d'abord soumise à un vide de 500 microns au moins, pendant une heure et demi;puis elle est remplie de ver- nis insoluble ,de préférence sous une pression d'environ 7 kilggs/cm2, à la tem- pérature ambiante, Après évacuation de l'excès de vernis et nettoyage éventuel de la bobine, celle-ci est cuite à 80 C. environ, pendant à peu près 12 heurea, Après cette cuisson, la bobine peut être, si on le désire, trempée dans un émail ou une laque appropriée, ou soumise à une pulvérisation correspondante.
Quand on utilise une couche protectrice, 11, en matière absorbant le vernis, celle-ci se sature de vernis pendant l'imprégnation., Après cuisson, cette couche protectrice saturée de vernis forme une gaine de protection de grande résistance et de forte rigidité.
Bien qu'on n'ait représenté qu'une seule forme préférée de réalisation de l'invention, il est bien évident qu'on ne désire pas se limiter à cette forme par- ticulière, donnée à titre d'exemple et sans aucun caractère restrictif et que, par conséquent, toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions ci-dessus, rentreraient comme elle dans le cadre de l'invention.