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PROCEDE DE FABRICATION DE BOBINAGES ET METHODE D'ESSAI POUR DE TELS BOBINAGES.
La présente invention est relative à la fabrication de bobinages et aussi à un équipement d'essai pour de tels bobinages, les essais pouvant être effectués avant ou après que le fil a été bobiné sur un noyau.
Dans la fabrication des bobinages sur noyau, par exemple dans la fabrication des relais électro-magnétiques, il est important d'éliminer ou de réduire à un minimum le nombre de tours en court circuit dans l'enroulement. Ceci est particulièrement vrai lorsque les noyaux bobinés doivent être utilisés dans un dis- positif à haute vitesse tel qu'un électro-aimant. Après qu'un noyau a été bobinée il est extrêmement difficile de dire si oui ou non des enroulements sont court-circuités jusqu'à ce que ce dis- positif ne tombe en dérangement.
Des appareils ont été produits qui indiquent s'il existe un nombre relativement important de court- circuits dans l'enroulement d'un électro-aimant, mais aucun appareil
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satisfaisant n'a été mis sur le marché pour déterminer l'existence d'un petit nombre de tours en court-circuit, par exemple de deux ou trois tours seulement. C'est en conséquence un des objets de l'invention de prévoir un procédé de fabrication des noyaux bobinés de façon que les tours en court circuit puissent être -entièrement éliminés ou réduits à un minimum.
Un autre objet de l'invention est de prévoir un appareil extrêmement sensible au moyen duquel des noyaux bobinés peuvent être vérifiés aisément et très rapidement, en ce qui con- cerne les tours en court-circuit dans les enroulements, l'appareil détectant la présence même d'un seul ou de deux tours court-cir- cuités dans une bobine ayant un grand nombre de tours.
L'appareil suivant l'invention comprend une paire de bobines solénoides, l'une étant une bobine standard et l'autre étant une bobine d'essai, pourvues d'ouvertures ménagées dans leur centre pour recevoir respectivement un noyau standard et un noyau à essayer, ce dernier étant avec ou sans fil enroulé. Chaque so- lénoide possède des enroulements primaire et secondaire, et des circuits sont prévus pour connecter les enroulements primaires à une source de courant ondulatoire, et un second circuit est prévu pour connecter les enroulements secondaires en série et suivant une telle- polarité que les voltages induits sont en opposition l'un à l'autre. Des moyens sont aussi prévus pour mesurer le vol- tage résultant, ces moyens étant de préférence un voltmètre à tube à vide.
De façon à rendre l'appareil plus facile à faire fonctionner, on préfère prévoir une troisième bobine, désignée sous le nom de bobine de calibrage, qui peut être alternativement connectée dans le circuit à la place de la bobine de test pour vé- rïfier la calibration ou l'étalonnage des moyens de mesure de temps en temps.
Dans la fabrication de noyaux bobinés, suivant la présente invention,¯ la perméabilité d'un noyau non bobine est d'abord déterminée avec l'appareil, puis le noyau est bobiné avec le nombre
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désiré de tours de fil, et la perméabilité est de nouveau mesurée avec les extrémités du fil libre. Toute différence entre ces deux mesures sera la mesure d'un nombre de tours en court-circuit.
Les caractéristiques qui précèdent, ainsi que d'au- tres, et la manière de les obtenir seront décrites en relation avec un exemple de mise en oeuvre de l'invention représenté dans le des- sin ci-joint, dans lequel la figure unique représente un circuit d'un appareil suivant la présente invention.
En se référant maintenant plus particulièrement au dessin, on verra trois solénoides, 1, 2 et 3, disposés respective- ment avec des ouvertures centrales 4,5 et 6, qui sont suffisamment grandes et convenablement conformées pour permettre l'insertion des noyaux 7,8 et 9. Les bobines 1, 2 et 3 ont des enroulements pri- maires 10, 11 et 12 respectivement, et des enroulements secondaires 13, 14 et 15 respectivement, toutes les bobines étant bobinées avec des fils de même dimension et avec le même nombre de tours. Le rap- port du nombre de tours primaires au nombre de tours secondaires est également le même.
Pour essayer un type donné d'électro-aimant, on a trouvé qu'il était désirable d'avoir 6.500 tours de fil émaillé, désigné aux Etats-Unis d'Amérique sous le N 29 dans le commerce, dans les enroulements primaires, et le même nombre de tours dans les enroulements secondaires, bien qu'évidemment le nombre de tours ne soit pas de grande importance.
Il est important cependant que les bobines aient autant que possible les mêmes caractéristiques. Les enroulements primaires sont placés à l'intérieur des solénoides.
Les enroulements primaires 11 et 12 sont disposés pour être alternativement connectés en série avec l'enroulement primaire 10 du solénoide 1 sur une source de courant alternatif 16.
Il est nécessaire, pour le fonctionnement satisfaisant de l'appareil, d'avoir une source de courant alternatif, et par suite on prévoit un transformateur d'entrée à voltage constant 17 dont le circuit d' entrée est connecté à une source d'alimentation 16 par un commutateur
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18. Un tel transformateur est bien connu dans la technique et peut être prévu pour donner un voltage de sortie, par exemple de 115 volts, à plus ou moins 1%, avec un voltage d'entrée qui varie entre 95 volts et 125 volts.
Les fils de sortie 19 et 20 de ce transformateur sont connectés aux enroulements primaires des solénoides, le con- ducteur 19 étant connecté au moyen d'un fil 21 à une extrémité du primaire 10 du solénoide le à travers une résistance variable 22, l'autre extrémité du primaire 10 étant connectée au moyen du fil 23 à une lame 24 d'un commutateur inverseur 25 à lames multiples.
La lame 24 de ce commutateur coopère avec deux contacts 26 et 27, le premier contact étant connecté à une extrémité du primaire 12 du solénoide 3, et ce dernier étant connecté à une extrémité du primaire 11 du solénoide 2. Le commutateur a une autre lame 28, qui a deux contacts coopérants 29 et 30, le premier étant connecté à l'autre extrémité du primaire 12 du solénoide 3, et le dernier étant connecté à l'autre extrémité du primaire 11 du solénoide 2.
La lame 28 du commutateur est connectée au moyen du fil 31 au con- ducteur 20 du transformateur 17.
On verra qu'avec le commutateur dans la position représentée sur le dessin, les enroulements primaires 10 et 12 des solénoides 1 et 3 sont connectés en série avec l'alimentation en puissance à travers la résistance variable 22, alors que lorsque le commutateur est placé dans son autre position, les enroulements primaires 10 et 11 seront connectés en série avec l'alimentation en puissance, l'enroulement primaire 11 ayant été substitué à 1' enroulement primaire 12 du solénoide 3.
Les enroulements secondaires 13, 14 et 15 des so- lénoides 1, 2 et 3 sont connectés de façon analogue au moyen du commutateur 25, excepté que les deux enroulements secondaires sont r toujours connectés en opposition série. A cette extrémité, le com- mutateur possède une lame 32, qui coopère avec deux contacts 33 et 34, et une lame 35 qui coopère avec deux contacts 36 et 37. Les contacts 34 et 37 sont connectés sur l'enroulement secondaire 14
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du solénoide 2, tandis que les contacts 33 et 36 sont connectés sur l'enroulement secondaire 15 du solénoi de 3.
La lame 32 est connectée à une extrémité de l'enroulement secondaire 13 du solé- noide 1, tandis que l'autre extrémité de ce secondaire est connec -tée par le condensateur de couplage 38 à une extrémité de la ré- sistance 39, dont l'autre extrémité est connectée à la terre en 40, et au moyen du fil 41 à la lame 35 du commutateur 25. La con -nexion à l'enroulement secondaire 13 a été indiquée ci-dessus, et elle est telle que cet enroulement est en opposition série avec l'un ou l'autre des deux enroulements, suivant la position du commutateur.
On verra qu'avec le commutateur 25 dans la posi- tion montrée, les enroulements secondaires 13 et 15 des solénoides 1 et 3 sont connectés en opposition série sur la résistance 39, tandis que si le commutateur 25 est mis dans l'autre position,les enroulements secondaires 13 et 14 des solénoides 1 et 2 sont con- nectés en opposition série sur la résistance 38, l'enroulement secondaire 15 du solénoide 3 étant remplacé par l'enroulement secondaire 14 du solénoide 2.
Le voltage apparaissant sur la résistance 39 est amplifié par un amplificateur à trois étages 42, possédant des tubes amplificateurs 43, 44 et 45, l'entrée de l'amplificateur étant connectée à un contact mobile 46 sur la résistance 39 de façon à pouvoir utiliser une partie du voltage à travers la résistance to- tale 39, pour alimenter l'amplificateur.
L'amplificateur à courant alternatif 42 peut 'être d'un type standard quelconque, bien qu'il soit préférable d'em- ployer un amplificateur avec un dispositif de stabilisation tel que par exemple le réseau comprenant les tubes à néon 47 et 48 qui est connecté dans le circuit d'alimentation plaque. Des voltages de plaque et d'écran convenables pour l'amplificateur 42 peuvent être fournis au moyen d'une unité d'alimentation en puissance 50 qui est excitée par le transformateur à voltage constant 17.
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La sortie de l'amplificateur 42 est appliquée par un condensateur de couplage 51 sur une résistance 52, à partir de laquelle ce débit est appliqué à un voltmètre à tube à vide conve- nable 53. Le voltmètre à tube à vide 53 comprend une paire de trio -des 54 et 55, dont les cathodes sont connectées ensemble, et au point milieu 56 de l'enroulement secondaire du transformateur d'a- limentation 57 du filament, l'enroulement primaire de ce transfor- mateur étant connecté sur les conducteurs 19 et 20 d'un transfor- mateur à voltage constant 17.
Les plaques des diodes54 et 55 sont connectées respectivement aux résistances 58 et 59, dont les au- tres extrémités sont connectées aux extrémités opposées d'une ré- sistance 60, qui est l'enroulement d'un potentiomètre comprenant un contact mobile 61. ,Ce contact 61 est relié à une diagonale d'un réseau changeur de phase 62, lequel est à son tour relié aux conducteurs 19 et 20 du transformateur 17, de façon à fournir un décalage de phase de 90 degrés, et à compenser ainsi le changement de phase produit par l'action du transformateur des solénoides 1, 2 et 3. L'autre diagonale du réseau (Changeur de phase 62 est connectée aux cathodes des tubes 54 et 55.
La résistance 52 dans la sortie de l'aplificateur possède un contact mobile 63 qui est connecté directement à la grille d'un tube 54.
Une résistance 64 est reliée à la plaque du tube 55, tandis qu'un contact mobile 65, sur cette résistance, est connecté à la plaque du tube 54. Sur la résistance 64 est con- necté un micro-ampèremètre 66.
On verra qu'en fait le micro-ampèremètre 66 est connecté sur une paire de diagonales d'un circuit en pont, l'a- limentation en courant alternatif étant connectée sur l'autre paire de diagonales, et les tubes étant reliés de façon que leurs circuits plaque-cathode soient dans des bras adjacents du pont.
Le voltage amplifié par l'amplificateur 42 affectera la conduc- tibilité du tube 54 qui déséquilibrera le pont de façon à provoquer
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la circulation d'un courant à travers le microampèremètre 66. Le réglage à courant mobile 65 contrôlera la sensibilité du micro- ampèremètre, tandis que le contact mobile 61 pourra être réglé pour équilibrer le pont et pour produire en conséquence une lecture nulle sur le micro-ampèremètre.
Etant donné que le micro-ampèremètre doit être extrêmement sensible à des changements dans la perméabilité des noyaux des solénoides 1, 2 et 3,, il est désirable de prévoir une protection pour celui-ci pour empêcher des dommages, si le cir- cuit est excité sans que des noyaux soient présents dans les so- lénoides. Ceci est obtenu en prévoyant trois micro-commutateurs 67, 68 et 69, placés respectivement à la partie basse de chacun des solénoides 1, 2 et 3. Ces commutateurs sont connectés en parallèle entre la terre et le contact mobile 63, qui constitue l'entrée pour le voltmètre à tube à vide, et sont normalement fer- més, mais disposés pour être ouverts lorsque le noyau est placé dans le solénoide correspondant.
Lorsqu'un quelconque des commu- tatëurs est fermé, l'entrée du voltmètre à tube à vide est court- circuitée, et par suite il n'y aura pas d'effet sur le micro- ampèremètre. Les trois commutateurs doivent en conséquenae être ouverts par la présence de noyaux à l'intérieur des solénoides, de façon à faire fonctionner l'appareil.
En utilisant l'appareil pour la fabrication de noyaux bobines, la procédure suivante est recommandée.
Un noyau, par exemple le noyau 7, qui a été soigneusement déterminé par des essais comme correspondant au noyau normalisé, est placé dans le solénoide 1, ouvrant ainsi le micro-commutateur 67. , Un noyau similaire 8, qui à partir de maintenant devra être utilisé comme noyau de calibrage, est placé dans le solénoide 2, ouvrant ainsi le micro-commutateur 68. Un noyau, par exemple le noyau 9, qui doit être essayé sans aucun enroulement prévu sur lui, est placé dans le solénoide 3 et ou- vre ainsi le micro-commutateur 69 en 'enlevant le court circuit sur l'entrée du voltmètre à tube à vide, ce qui prépare le cir- cuit pour son emploi.
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Avec le commutateur dans la position droite, de façon que les lames de contact 24,28, 32 et 35 engagent respec- tivement les contacts 27, 30, 34 et 37, les enroulements secon- daires 13 et 14 des solénoides standard ou normalisés et de ca- libratibn, sont connectas respectivement aux positions série sur la résistance 39. Lorsque le commutateur de puissance 18 est fer -mé,un voltage s'établit dans chacun des enroulements secondaires 13 et 14, et ces voltages s'opposeront l'un à l'autre en raison des connexions des enroulements secondaires. Un voltage, représen- tant en conséquence la différence des deux voltages induits, appa- raîtra sur la résistance 39,et ce voltage sera amplifié par l'am- plificateur 42. Le voltage amplifié est appliqué à la grille du tube 54.
Ce voltage produira un déséquilibrage du circuit en pont, et l'aiguille du micro-ampèremètre déviera suivant les conditions du déséquilibrage. L'opérateur règlera alors le cantact mobile 61 jusqu'à ce que le pont soit équilibré, ce qui sera indiqué par le fait que l'aiguille sera centrée sur sa position zéro.
Le commutateur 25 est alors placé dans la position montrée dans la figure, puis les enroulements secondaires et pri- maires 11 et 14 du solénoide 2 seront remplacés dans le circuit par les enroulements primaires et secondaires 11 et 15 du solénoide 3.
Le voltage sur la résistance 39 sera la différence entre les volta -ges induits dans les enroulements secondaires 13 et 15. Si le noyau 9, qui a été inséré dans le solénoide 3, a la même perméa- bilité que le noyau standard, il n'y aura pas de déflexion de l'aiguille du micro-ampèremètre. S' il y a une déflexion, le noyau en essai doit être rejeté.
Au moyen de cet appareil, un grand nombre de noyaux peuvent être essayés dans le solénoide 3 et séparés en groupe c.à.d. ceux qui ne provoquent aucune déflexion de l'aiguille du micro- ampèremètre, ayant par suite la même perméabilité que celle du noyau standard, et ceux qui produisent une déflexion indiquant une différence de perméabilité.
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Les noyaux, qui sont acceptables suivant cet essai, sont alors bobinés avec le nombre désiré de tours de fil pour produire par exemple des électro-aimants destinés à être utilisés dans les relais.
L'un de ces noyaux, bobinés avec les extrémités de la bobine demeurant déconnectée, est placé dans une coupelle d'essai. L'insertion du noyau bobiné dans la coupelle d'essai ouvrira le micro du commutateur 69, si bien que la différence de voltage entre les enroulements secondaires 13 et 15 des so- lénoides 1 et 3, produira un effet sur le voltmètre à tube à vide.
S'il n'y a pas de tours court-eircuités dans les bobines placées sur le noyau à tressai, il n'y aura pas de déflexion de l'aiguille du micro-ampèremètre. Si cependant il y a un ou plusieurs tours en court circuit dans la bobine du noyau essayé, le résultat se- ra le même que si la perméabilité du noyau avait changé. Le pont à voltmètre à tube à vide sera déséquilibré, et l'aiguille du micro-ampèremètre marquera une déflexion. L'appareil est telle- ment sensible qu'il indiquera un nombre/de tours en court-circuit de l'ordre de 0.2 à 1% du nombre total de tours de l' enroul ement .
L'opérateur peut essayer des noyaux bobinés en succession rapide, suivant la manière décrite ci-dessus, en in- sérant les noyaux dans le solénoide d'essai les uns après les autres, aussi rapidement que possible, et en notant la lecture du micro-ampèremètre. De temps en temps l'étalonnage de l'appareil de mesure doit être vérifié, en plaçant le commutateur 25 dans la position convenable, et en faisant l'essai avec le solénoide de calibrage ou d'étalonnage. Ceci est désirable étant donné que des changements dans les caractéristiques du tube, ou dans d'autres caractéristiques ces circuits, peuvent déséquilibrer le pont et provoquer des lectures erronées.
En addition à l'essai pour des tours en court cir- cuit dans l'enroulement sur le noyau, un essai pour un enroulement ouvert peut également être fait. Si les extrémités de la bobine sont connectées ensemble, et qu'une lecture soit faite, on verra
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que le circuit fermé de la bobine autour du noyau aura le même effet qu'un changement de perméabilité du noyau, et provoquera un déplacement de l'aiguille du micro-ampèremètre au delà de l'échel- le. Si la bobine a une cassure dans les enroulements, l'effet sera le même que si les extrémités de la bobine n'étaient pas connectées, et la lecture du micro-ampèremètre peut alors être la même que cel- le qui était obtenue lorsqu'aucun enroulement n'était prévu sur le noyau. Ceci indiquera que la bobine est ouverte.
Bien qu'il ait été trouvé désirable de prévoir le solénoide d'étalonnage avec un noyau associé d'étalonnage, il est possible de faire fonctionner l'appareil avec seulement le solénoi -de d'essai, en éliminant ainsi entièrement le solénoide d'étalon- nage sur le commutateur 25. Dans un tel cas l'étalonnage doit être accompli en insérant un noyau d'étalonnage qui est le même que le noyau standard dans le solénoide d'essai, en règlant l'aiguille du micro-ampèremètre à zéro, en enlevant le noyau d'étalonnage, et en insérant le noyau à essayer comme précédemment. En prévoyant le solénoide d'étalonnage avec son noyad d'étalonnage comme partie de l'appareil, l'étalonnage devient beaucoup plus facile et l'opéra- teur est moins sujet à faire une erreur en ajustant l'appareil.
De façon à rendre l'appareil plus flexible, les so -lénoides sont disposés avec des bornes pouvant être enfichées,si bien qu'elles peuvent être enlevées et remplacées par d'autres so- lénoides disposés pour essayer des noyaux particuliers. Les solé- noides peuvent être enroulés de façon que le trou central puisse avoir une configuration quelconque pour s'ajuster avec un noyau ayant la même configuration, et la sensibilité de l'appareil est améliorée lorsque la forme de l'ouverture du solénoide correspond à la configuration du noyau. L'espacement entre le noyau et les enroulements du solénoide sont alors à un minimum.
On verra, d'après la description qui précède, que l'on a réalisé un procédé de fabrication de noyaux bobinés au moyen duquel le nombre de noyaux dans une série terminée, ayant des spires en cour circuit, peut être réduit à un minimum. On a également/ré- alisé un appareil au moyen duquel les noyaux peuvent être essayés,
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en ce qui concerne leur perméabilité par rapport à un noyau standard, et des noyaux bobinés peuvent être essayés non seulement pour des spires en court-circuit, mais aussi pour des circuits ouverts dans l'enroulement.
Bien que la description qui précède ait été faite en relation avec des exemples particuliers de réalisation, il est clair qu'elle n'y est en rien limitée et qu'elle est susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront clairement à l'hom- me de l'art.