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La présente invention se rapporte à des bobinages ou enroulements isolés pouvant etre utilisés dans les noyaux magnétiques de machines électri- ques, et à des procédés pour les fabriquer.
Dans la préparation de bobinages ou enroulements devant' être placés dans les rainures de noyaux magnétiques de machines électriques, il est désirable que la partie qui doit se placer dans la rainure soit moulée à une forme et une grandeur relativement précises. Ces parties se placent dans les rainures d'autant plus facilement qu'elles sont fabriquées plus wifor- mément et exactement, et le facteur d'utilisation de l'espace est aussi plus élevé ce qui améliore l'efficacité de la machine.
Dans le procédé de fabrication de ces bobinages, on enroule d'ha- bitude un certain nombre de spires d'un ou de plusieurs conducteurs en un enroulement peu serré qu'on entoure d'un ruban de tissu assez épais pour maintenir les conducteurs assemblés. La partie du bobinage assemblé devant se placer dans la rainure est ensuite placée dans une presse comprenant des paires de mors qui peuvent être rapprochés en laissant entre elles un espace de forme rectangulaire ou carrée. En fabrication, on applique les paires de mors autour des parties de l'enroulement peu serré devant se placer dans la rainure,entourées d'un ruban, et on applique une pression pour écraser les spires en une masse rectangulaire ou carrée.
Il arrive souvent que le ruban de tissu se détache pendant cette compression et que des parties de ce ruban soient pincées entre les paires de mors qui se rapprochent ce qui a pour effet de former un rebord ou lèvre aux coins opposés du bobinage. Ce rebord rend plus difficile l'introduction de la partie correspondante du bobinage dans une machine électriqueo En outre, des parties de ce rebord se brisent souvent pendant les manipulations et mettent ainsi à nu la partie intérieure de l'isolanto D'autres difficultés résultent de l'emploi des rubans de tissu connus sur ces bobinages traités.
Comme on ne peut presser que la partie des bobinages devant se placer dans la rainure, les parties d'extrémités sont généralement peu compactes et ont par conséquent une résistance diélectrique faible. L'emploi de ruban ordinaire, par exemple du ruban de coton sur les parties d'extrémités des bobinages ne leur donne pas les mêmes caractéristiques de résistance di- électrique que la partie comprimée destinée à se placer dans une rainure, qui est entourée d'une quantité d'isolant moins importante.
Le but principal de la présente invention est de fournir un bobinage perfectionné qui ne soit pas sujet aux inconvénients et aux difficul- tés de fabrication cités.
L'invention ressortira clairement de la description de formes préférées, donnée à titre d'exemple avec référence au dessin annexé, dans lequel.-
Fig. 1 est une vue en plan d'un bobinage complet .obtenu suivant la présente invention, et
Figo 2 est une coupe transversale à plus grande échelle en per- spective suivant la ligne II-II de la fig. la
On a trouvé que des bobinages comportant des parties moulées destinées à se placer dans des rainures peuvent être préparés sans aucun risque de formation d'un rebord dû à un moulage défectueux et que leurs parties d'extrémités peuvent,en outre, être munies d'un isolant à grande résistance diélectrique sans employer des épaisseurs excessives de diverses matières isolantes enroulées.
Suivant la présente invention, des bobinages comprenant des parties moulées, liées par une résine, permettant de les pla- cer dans les noyaux de machines électriques peuvent être préparés en utili- sant certaines pellicules résineuses solides d'une épaisseur de l'ordre de 1 à 3 millièmes de pouce, (0,02 à 0,07 mm env.) ces pellicules étant appliquées en rubans enroulés d'une façon particulière aux parties devant se pla- cer dansiles rainures et aux extrémités des bobinages.
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La fig. 1 du dessin montre un bobinage complet comprenant deux parties 10 et 12 devant se placer dans des rainures. Aux extrémités supérieures de ces parties se trouvent une partie tangente 14, une boucle 16 et une autre partie tangente 18. Un conducteur nu 20 dépasse de la boucle 16 pour relier le bobinage à une source appropriée de courant électrique.
Aux extrémités inférieures des parties 10 et 12 dépassent une partie tan- %ente 22, une seconde boucle 26 et une partie tangente 24. Le bobinage peut etre formé en enroulant un certain nombre de spires d'un ou de p lusieurs conducteurs sur un mandrin ou un gabarit approprié jusqu'à ce qu'on ait assemblé le nombre voulu de spires et qu'on ait obtenu approximativement la forme du bobinage complet représentée sur la fig, 1. Ces spires individuelles sont cependant peu serrées. Le conducteur constituant le bobinage comprend un conducteur métallique comme le cuivre, l'aluminium ou un autre métal qui a été isolé avant d'être enroulé par une couche d'émail pour fils métalliques par du coton et des fibres de verre recouvertes de résine,des fibres d'amiante ou un autre isolant classique pour fils métalliques.
Les spires de conducteur, peu serrées et assemblées, formant un bobinage complet, sont ensuite entourées d'un ruban 30 comprenant une pellicule résineuse solide et élastique à haute résistance diélectrique. Pour la mise en pratique de la présente invention, on préfère utiliser comme ruban des pellicules solides d'une épaisseur de l'ordre de 1 à 2 millièmes de pouce, (0,02 à 0,05 mm env.) l'épaisseur maximum du ruban pouvant évidemment varier avec la grandeur du bobinage. Un bobinage ayant une dimension transversale de 1,5 pouce (38 mm) sur 1/2 pouce (12 ,6 mm) peut être entouré d'une pellicule en ruban de 3 ou 4 millièmes de pouces (0 ,076 ou 0,101 mm).Il est nécessaire que le ruban de pellicule ait une résistance et une élasticité considérables.
Une matière convenant particulièrement pour les rubans est préparée à partir de pellicules solides de résines de téraphtalate de poly- éthylène-glycol.. Ces résines peuvent être obtenues en faisant réagir un glycol, par exemple l'éthylène-glycol, le tétraméthylène-glycol ou analogue comportant un maximum de 10 groupes méthylène par deux groupes hydroxyles, avec de l'acide téréphtalique. Les rubans formés à partir d'une de ces résines peuvent être étirés pour orienter les molécules de la résine et deviennent alors extrêmement résistants et flexibles.
Les rubans comprenant des pellicules de polymères de téréphtalate de polyéthylène-glycol d'une largeur de 1/2 à 1 pouce (12,6 à 25,4 mm) et d'une épaisseur de 2 millièmes de pouce (0,05 mm) sont les plus résistants et ne peuvent être rompus qu'au prix de grandes difficultés en exerçant une traction à mains nues. Ces rubans s' allongent de 50% et plus avant de se rompre. Leur ré si stance diélectrique est environ 20000 volts par millième de pouce d'épaisseur.
Dans le bobinage de la fige 1, le ruban 30 est appliqué aux parties 10 et 12 du conducteur devant se placer dans des rainures en une couche unique, les différents tours étant séparés l'un de l'autre par un espace 32 de largeur appréciable. Le ruban est tendu et appliqué assez serré,presque jusqu'à son point de rupture. Lorsque l'enroulement des rubans atteint les parties d'extrémités 14, 16, 18, 22, 24, 26, les tours se recouvrent sur toutes ces parties de façon à les recouvrir complètement. Le recouvrement des rubans à mi-largeur est particulièrement désirable parce qu'on obtient ainsi une moyenne de deux épaisseurs de ruban sur toute la surface de chaque partie d'extrémité. Bien entendu, les conducteurs 20 ne sont pas recouverts de ruban.
Le bobinage ainsi entouré de ruban est alors imprégné de résine pour remplir les espaces entre les spires du conducteur formant le bobinage. Les résines particulièrement appropriées sont les résines thermodurcissables susceptibles d'une réaction complète. Ces résines à réaction complètes peuvent comprendre a) des poly-esters, qui sont des mélanges ou solutions d'un monomère vinylique et d'une résine alkyde non saturée - un polyester approprié comprend 85% en poids de monostyrène et 15 parties en
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poids d'une résine alkyde préparée à partir de 44 moles % d'acide adipique,
6 moles % d'acide fumarique et 50 m@les % de propylène-glycol- , b)
des ré- sines oléfiniques actives comme le dialyl-phtalate ou des mélanges de mono- styrène et de diphényl-benzène ou c) des résines époxy obtenues en faisant réagir une mole de bisphénol avec une à deux moles d'épichlorhydrineo Un ver- nis phénolique thermodurcissable peut être applique. Il y a lieu d'appliquer assez de résine à réaction complète pour remplir les interstices de l'iso- lant fibreux entourant éventuellement les conducteurs individuels, et les interstices entre les conducteurso
Le conducteur ainsi entouré et imprégné est alors placé dans une presse chauffée afin de donner aux parties 10 et 12 une forme et une grandeur déterminées par moulage.
Ces parties sont serrées dans la presse, et, par chauffagela ré sine qui s'y trouve vulcanise et forme un isolant solide en- tourant les parties devant se placer dans des rainureso Vu la tension d'ap- plication du ruban 30 ce ruban ne se détend pas appréciablement dans la presse de moulage pendant le serrage des parties 10 et 12 et aucun rebord ne peut donc se formero Le bobinage moulé obtenu prend alors l'aspect repré- senté sur la figo 1, les parties moulées 10 et 12 étant plus minces et plus compactes que les extrémités du bobinage.
Comme on peut le voir sur la figo 2 du dessin, la partie moulée devant entrer dans la rainure comprend un certain nombre de conducteurs 40 en cuivre ou matière analogue et un isolant pratiquement massif et exempt de vides 42, comprenant une résine thermodurcie à réaction complète, enve- loppant les conducteurs. Sur le dessin, le ruban 30 est en saillie au-dessus de la surface de l'isolant 40mais en général le ruban 30 est noyé dans l'isolant et la surface est lisse et uniforme.
La tension naturelle due à l'application du ruban 30 maintient celui-ci sous une certaine tension même dans le produit moulée On remarquera que la résine de l'isolmt 42 adhère au ruban 30 et le fixe en placée
Dans les parties d'extrémités moins compactes, la résine d'im- prégnation pénètre dans les interstices et les remplit dans une mesure appré- ciableo La résine de ces parties terminales peut être vulcanisée dans un four ou amenée d'une autre manière à l'état thermoduroi. Vu la tension d'application du ruban 34,les parties therminales sont maintenues ensemble sans toutefois être aussi compactes que les parties devant se placer dans les fenteso La ,
double épaisseur du ruban 34 sur les parties d'extrémités augmente sensiblement la résistance diélectrique de ces parties puisque les pellicules résineuses solides possèdent une résistance diélectrique assez élevéeo
Dans certains cas, par exemple pour la confection de bobinages comprenant un grand nombre de spires d'un conducteur, de 50 à 100 spires ou plus par exemplele procédé peut être légèrement modifiée Un certain nombre de spires du conducteur sont initialement bobinées en une couche, puis la résine thermodurcissable sous forme visqueuse ou pâteuse est appliquée au pinceau ou d'une autre manière sur les parties de cette couche devant se placer dans les rainures,on bobine ensuite une autre couche,
on applique de nouveau de la résine visqueuse ou pâteuse aux mêmes parties et on continue l'opération jusqu'à ce que le tout le bobinage ait été formé. Les parties devant se placer dans des rainures sont alors entièrement traitées par la résine visqueuse. On enroule ensuite le ruban comprenant la pellicule résineuse solide en le serrant autour du bobinage tout entier. Il n'est, toutefois, pas nécessaire dans ce cas d'appliquer à recouvrement le ruban sur les parties devant se placer dans les rainures pour éviter les pertes de résine lorsqu'on serre ces parties pour les rendre plus compactes.
Le bobinage est ensuite placé dans une presse chauffée pour consolider la partie devant se placer dans les rainures et obtenir une telle partie présentant la forme et la grandeur désirées, dans laquelle la résine thermodurcie forme un bloc massifo
Pour obtenir l'isolation de la terre, particulièrement néces-
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saire dans la partie qui doit se placer dans une rainure, on enroule autour des bobinages moulés une matière isolante en feuilles, par exemple des rubans de micao Ces rubans de mica ont une épaisseur de 5 à 9 millièmes de pouce (0 ,12 à 0 ,22 mm),et il suffit de 1 ou 2 épaisseurs de ruban pour la plupart des machines à basse tension° Les parties d'extrémités peuvent être entourées d'un isolant approprié pour les isoler de la terre si la chose est nécessaire.
Dans de nombreuses applications, la matière isolant le bobinage de la terre n'est pas imprégnée de vernis, et on applique simplement à la machine électrique le bobinage entouré de cette matière. Un autre traitement de la machine, par exemple l'imprégnation par un vernis peut être appliqué ensuite. Dans de nombreuses applications le bobinage et l'isolant de la terre y appliqué peuvent être plongés dans l'huile, et l'isolant de la terre ainsi traité parl'huile possède une résistance diélectrique appropriée.
Les bobinages fabriqués suivant la présente invention sont supérieurs du point de vue électrique et du point de vue mécanique aux bobinages fabriqués avec des rubans connus tels que des rubans de coton, des rubans de verre, etco De nombreux bobinages fabriqués suivant la présente invention ont tous été exempts de lèvres ou rebords moulés ou d'autres défauts.
L'invention a été décrite avec référence au bobinage fermé complet représenté sur le dessin, mais d'autres bobinages complets peuvent être préparés d'une façon analogue. Des bobinages en épingle à cheveux et des demi-bobinages peuvent être enveloppés de la même manière, et les parties de ces bobinages qui doivent se placer dans les rainures d'une machine électrique peuvent être moulées comme décrit ci-dessuso
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de fabrication d'un bobinage comportant des par ties destinées à se placer dans les rainures d'une machine électrique et des parties d'extrémités, caractérisé en ce qu'on enroule un certain nombre de spires d'un conducteur isolé pour lui donnerla forme d'un bobinage, ces spires étant relativement peu serrées, on entoure tout le bobinage d'un ruban appliqué sous une tension appréciable, le dit ruban étant constitué d'une pellicule résineuse solide à grande résistance diélectrique et enroulé de façon à ménager un espace entre ses différents tours dans les parties devant se placer dans des rainures, et de façon que les tours successifs se recouvrent sur les parties d'extrémités pour que chaque point de ces parties soit recouvert d'au moins une épaisseur de ruban,on imprègne le bobinage entouré de ruban d'une résine thermodurcissable,
et on moule à chaud dans une presse uniquement les parties du bobinage imprégné devant se placer dans des rainures afin de donner aux spires du conducteur dans ces parties une forme etune grandeur déterminées d'avance et afin de vulcaniser la résine appliquée pour obtenir une partie massive pouvant être introduite dans une rainure de machine électrique, le bobinage ainsi fabriqué possédant une résistance diélectrique élevée dans toutes ses parties.
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