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PERFECTIONNEMENTS AUX DISPOSITIONS DE CONNEXION PAR SOUDURE ENTRE CONDUCTEURS ELECTRIQUES, NOTAMMENT ENTRE CONDUCTEUR DINDUIT ET COLLECTEUR
DES MACHINES ELECTRIQUES.
La présente invention est relative à des perfectionnements, chan- gements et additions à celle objet du brevet principal et concerne une méthode perfectionnée de fabrication de l'armature des machines dynamoélectriques à collecteur et plus particulièrement une méthode de soudure des conducteurs d'induit aux ailettes de collecteurs.
Dans la construction de telles machines, et en particulier dans celle des moteurs de tractions il est de pratique courante de revêtir les conducteurs d'induit et les ailettes du collecteur d'un flux à base de rési- ne, avant assemblage de l'armature. Ce revêtement avant assemblage est néces- saire de manière à protéger le cuivre contre l'oxydation durant les nombreu- ses cuissons auxquelles l'armature est soumise avant soudure. Cependant, cette méthode limite les températures de cuisson à un maximum de 125 Ce, de manière à préserver le flux à base de résine.
Il est, par conséquent, désirable d'en- visager une méthode de soudure des armatures utilisant un flux, qui permette des températures plus élevées de cuisson ét qui utilise également une soudure dont le point de fusion est plus élevé que la soudure plomb-étain ou étain.
L'objet de la présente invention est de présenter une méthode per- fectionnée de fabrication de l'armature des machines dynamoélectriques à col- lecteur, utilisant un flux permettant des températures de cuisson plus élevées, avant soudure. et une soudure à point de fusion plus élevé que pour celles u- tilisées habituellement.
Suivant l'inventions l'assemblage du noyau d'armature et du col- lecteur est réalisé en disposant les enroulements d'armature dans des fentes pratiquées dans le noyau et en disposant les conducteurs constituant ces enrou- lements dans des fentes pratiquées dans les ailettes du collecteur. Ces'con-
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ducteurs.; n'ont pas été étamés, ni'munis S'un flux en'ce moment du. procède.
La surface de contact du balai du collecteur est ensuite protégée'pour évi- ter le contact direct avec le flux et la soudure durant'les manipulations suivantes, et l'assemblage est ensuite chauffé à une température de 170 C. approximativement. L'assemblage est ensuite immergé immédiatement dans un flux liquide dont le principal ingrédient est un hydrochlorure d'aminé,'une solution aqueuse à 32% d'hydrochlorure de di-éthylamine convenant particuliè- rement bien. On retire l'assemblage hors du flux et on l'immerge immédiatement dans de la soudure fondue, de préférence une soudure argent-plomb. Après en- lèvement du bain de soudure, l'écran entourant la surface de contact des balais du collecteur est retiré, ce qui termine le procédé.
Dans les dessins - la figure 1 représente l'assemblage noyau d'armature et col- lecteur, avec les enroulements et les conducteurs en place; - la figure 2 est une vue partielle représentant les conduc- teurs d'armature placés dans les fentes des ailettes du collecteur; - la figure 3 représente L'écran placé sur la surface du con- tact des balais du collecteur; - la figure 4 représente la cuisson de l'assemblage; - la figure 5 montre l'immersion de l'extrémité du collecteur dans le flux liquide, et la figure 6, dans la soudure fondue; - la figure 7 représente un autre type de récipient pour la soudure, qui élimine la nécessité de protéger la surface de contact du balai du collecteur.
En se référant à la figure 1, on voit une armature 1 ayant un noyau 2 muni de fentes 3. Le noyau 2 est monté sur un arbre 4 sur lequel un collecteur 5 est également monté. Ce collecteur comprend plusieurs bar- res 6 possédant les ailettes habituelles 7. L'armature 1 est munie d'enrou- lements convenables 8 dont les conducteurs 9 sont placés dans des fentes 10 des ailettes 7, comme représenté à la figure 2. Les conducteurs 9 sont, de préférence, munis de plusieurs bossages relativement.peu élevés 11 et d'une encoche longitudinale 12, ainsi qu'expliqué en détails dans le brevet prin- cipal.
Ces bossages éliminent la nécessité du préétamage des conducteurs et donnent l'assurance que, lorsque le conducteur est placé dans la fente de l'ailette, un espace d'air d'épaisseur optimum est ménagé en vue de 1' action capillaire de la soudure, même si le conducteur a une épaisseur telle qu'il soit calé dans la fente.
La surface de contact 13 du balai est ensuite placée dans un récipient convenable 14, comme représenté à la figure 3, pour protéger la surface du balai de tout contact direct avec le flux et la soudure durant les étapes successives du procédé. Le récipient 14 peut être en acier soudé muni d'un écrou 15 convenable, soudé au fond. Cet écrou est vissé sur l'ex- trémité filetée 16 de l'arbre 4 et l'espace séparant les bords de l'ouverture du récipient 14 des barres du collecteur 6 est fermé, par exemple par une corde en asbeste 17 et du mastic, de sorte que le scellement est imperméable à 1' eau.
L'assemblage est ensuite chauffé, par exemple en le plaçant dans un four convenable 18 chauffé par des moyens électriques, tels qu'un élément chauffant 19. La Société demanderesse a trouvé qu'il était désirable de chauf- fer l'assemblage à une température approximative de 170 C., de préférence en- tre 166 et 188 C. Si le préchauffage de l'armature est trop élevé, le flux bouillira plus. fortement que désiré et, si le.préchauffage de l'armature est trop faible, le temps d'immersion dans la soudure est beaucoup trop accru.
L'extrémité du collecteur est ensuite immergéimmédiatement dans un flux liquide de telle sorte que les ailettes 7 sont partiellement submergées, comme représenté à la figure 5. Le flux entourant les ailettes pénètre dans les
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joints à souder entre les conducteurs 9 et les parois des fentes 10 dans'-le/?' ailettes, par action de capillarité.La chaleur provenant de l'armature et résultant du préchauffage fait bouillir le flux et cette action combinée'avec' ' celle de nettoyage chimique du flux, provoque le décapage effectif des surfa- ces métalliques à souder. Ce flux contient., de préférence, un hydrochlorure d'amine comme ingrédient actif et est de préférence, une solution aqueuse d'approximativement.32% d'hydrochlorure de di-éthylamine.
Une température initiale du flux entre 25 C. et 80 C. a été trouvée satisfaisante. L'extrémi- té du collecteur est maintenue dans le flux durant 45 secondes envir,on, ou jusqu'à ce que la surface entière à souder soit débarrassée des formations d'oxyde provenant des opérations antérieures.
.. Le flux d'hydrochlorure de di-éthylamine est particulièrement désirable puisqu'il permet l'immersion dans des soudures à base de plomb, avec des températures aussi élevées que 310 Co L'utilisation de telles sou- dures empêche toute détérioration de la soudure du collecteur, dans le mo- teur complet, durant les périodes de surcharge prolongées ou de refroidisse- ment inadéquat, lorsque les températures du collecteur deviennent suffisam- rient élevées pour faire fondre les soudures à l'étain ou étain-plomb ordi- naires. De plus, l'utilisation de ce flux permet, si on le désire, la cuis- son de l'armature assemblée à des températures aussi élevées que 200 C. avant trempage dans le flux et soudure.
Cela permet des cycles de cuisson considérablement plus courts ainsi que l'obtention d'un ceinturage d'arma- ture plus serré. De plus, l'utilisation de ce flux permet l'élimination du préétamage des conducteurs.
Après trempage dans le flux comme il vient d'être décrit, l'assem- blage est retiré,et immergé immédiatement dans la soudure fondue contenue dans un récipient 21. Cette soudure est.. de préférence, une soudure argent-plomb et la Société demanderesse a trouvé qu'une proportion de 2,5% d'argent avec 97.5% de plomb donnait de bons résultats. La composition contenant 1,5% d'ar- gent 1% d'étain et 97.5% de plomb est également satisfaisante. Une température initiale de soudure donnant de bons résultats avec la soudure argent-plomb, qui vient d'être mentionnée, est 460 C., mais cette température dépend de la masse de la soudure disponible pour chauffer l'armature., de la masse de l'ar- mature et de sa température initiale.
L'assemblage est immergé dans la soudu- re fondue., les ailettes étant presque complètement immergées, et on laisse l'extrémité du collecteur dans la soudure jusqu9à ce que la surface à sou- der ait atteint 330 C. laquelle température est suffisante pour volatiliser tout le résidu de flux et assurer une soudure convenable. Il faut évidemment que les températures initiales de l'armature et de la soudure soient ajustées suivant les masses relatives en jeu pour que l'opération de soudure puisse s' effectuer en une minute environ.
L'assemblage est ensuite retiré du récipient 21.. ce qui termine l'opération de soudure.
Une autre forme de récipient à soudure est représentée à la figu- re 7 et comprend*une partie en forme de soucoupe 22 ayant une ouverture 23 au centre, à travers laquelle passe le collecteur 6, ce qui évite tout contact de la soudure fondue avec la partie protubérante du collecteur.et permet à la soudure de venir seulement en contact avec les ailettes. Un scellement 24 est prévu entre la paroi de l'ouverture 23 et le collecteur 6. L'utilisation d'un récipient de cette forme et d'un récipient de forme silimaire, lors de.l'im- mersion dans le flux, élimine la nécessité d'utiliser l'écran 14 décrit pré- cédemment .
Comme indiqué précédemment,,, cette méthode perfectionnée de sou- dure de l'armature, utilisant un flux liquide à base d'hydrochlorure de di- éthylamine et une soudure argent-plomb, possède de nombreux avantages.Le flux à base d'hydrochlorure de di-éthylamine-permet des températures de cuis- son plus élevées, l'utilisation d'une soudure plomb-argent et élimine la nécessité de préétamer les conducteurs. La soudure plomb-argent est peu coû- teuse, élimine la. nécessité d'emploi d'étain et a un point de fusion supérieur d'environ 72 C. à la soudure à l'étain utilisée précédemment.
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Les joints soudés utilisant les conducteurs non-étamés présen- tant les bossages du brevet principal et utilisant la. méthode d'immersion dans le flux et de soudure de la présente invention, et des-joints soudés utilisant des conducteurs plats préétamés avec de la soudure à l'étains ont été essayes de manière à mesurer leur résistance relative au cisaillement. Les résultats de ces tests sur les conducteurs préétamés ont été extrêmement erratiques'et ont révélé un grand pourcentage d'espaces vides dans la soudure. Par contre, les joints utilisant le flux d'hydrochlorure de di-éthylamine et-la soudure ar- gent-plomb montraient de bonnes qualités avec un pourcentage très faible d'es- paces vides.
La soudure argent-plomb possède une résistance sans pareilleà des températures supérieures à 150 C. et,àdes températures aussi élevées que 290 C ., cette sou dure a montré une résistance suffisante par elle-même pour éviter l'enlèvement des conducteurs sans devoir tenir compte des forces de friction développées entre le conducteur et les fentes des ailettes. La soudure à l'étain a, par contre, une résistance insuffisante au-dessus de 210 C. pour éviter cet enlè- vement et on ne peut compter, par conséquent,, que sur les forces de friction durant les périodes de surcharge prolongées et de refroidissement inadéquat.
L'utilisation de la méthode de soudure perfectionnée de l'inven- tion a, par conséquent, été trouvée particulièrement désirable pour'toute arma- ture où les températures transitoires des ailettes peuvent excéder 210 C. en service normal.
La combinaison de cette méthode perfectionnée de soudure avec les conducteurs à bossages du brevet principale donnent, en plus des propriétés mécaniques évidemment supérieures à des températures allant au-dessus de 150 C., des avantages économiques certains comprenant une grande réduction du prix de la soudure argent-plomb sur celui de la soudure à l'étain; cette combinaison élimine la nécessité du préétamage et du calage, évite la nécessité de répara- tion de la soudure, excepté lorsque le rebobinage est nécessaire par suite d' un défaut d'isolement. et ne dissout pas le cuivre du collecteur durant la sou- dure.
Bien que l'on n'ait décrit et représenté qu'une seule'forme de réalisation de l'invention. il est évident qu'on ne désire pas se limiter à cette forme particulière donnée à titre d'exemple et sans aucun caractère restrictif et que, par conséquent, toutes les variantes ayant même principe et même objet que la disposition indiquée ci-dessus rentreraient-comme elle dans le cadre de la présente invention.