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La présente invention se rapporte, de façon générale, à des enroulements à plusieurs conducteurs isolés de façon homogène et particu- lièrement, bien que non exclusivement, à des demi-enroulements et à des procédés pour leur fabrication.
Jusqu'à présent dans la fabrication d'enroulements à plusieurs conducteurs, par exemple, de demi-enroulements pour génératrices à haute tension, on a préparé un faisceau ou un bobinage comprenant le nombre dé- siré de conducteurs, ce faisceau étant relativement droit et long de 2.40 mètres à 12 mètres par exemple.On enduit ensuit la partie médiane de ce faisceau de conducteurs, qui doit se placer dans une rainure de la machine, d'une résine phénolique liante et on l'entoure d'au moins une couche de ruban de coton et d'une couche de papier "glassine".
Le faisceau est ensuite pla- cé dans une presse chauffée et la partie qui doit se placer dans la rainu- re est moulée en forme pendant qu'on la chauffe pour chasser les solvants du vernis phénolique et vulcaniser ainsi la résine phénolique à l'état thermodurci, pour que la partie qui doit se placer dans la rainure conser- ve la forme que le moulage lui a donnée. Le ruban de coton est saturé de la résine phénolique et ne lait qu'un avec la partie qui doit se placer dans la rainure. Le papier "glassine" sert d'agent de séparation pour évi- ter que le ruban traité par le vernis phénolique adhère aux parois de la presse.Toutefois, ce papier "glassine" adhère au ruban de coton et empê- che une adhérence satisfaisante à l'enroulement de l'isolant de terre qu' on applique ensuite.
Les extrémités du faisceau de conducteurs reçoivent la forme désirée pour les parties terminales de l'enroulement, avant ou après l'opération de moulage. L'enroulement obtenu est ensuite entouré d' un isolant de terre comportant un ruban de mica et est imprégné d'un ver- nis approprié.
L'enroulement complètement isolé obtenu par les procédés con- nus n'est pas parfaitement homogène. Comme on l'a déjà mentionné, le pa- pier "glassine" empêche une adhérence satisfaisante de l'isolant de terre et de ses résines d'imprégnation à la résine phénolique liant l'enroulement.
En outre, le ruban de coton imprégné de résine phénolique ne contribue qu' assez peu à- l'isolation de l'enroulement, parce que le ruban de coton est une matière organique qui se dégrade rapidement, et que ses caractéristi- ques éle troisolantes sont très inférieures à celles d'une épaisseur éga- le de ruban de mica par exemple. Un but de la présente invention est de procurer un procédé perfectionné pour la fabrication d'enroulements à plu- sieurs conducteurs dans lesquels une partie des conducteurs doit prendre une forme et une grandeur déterminées avant d'appliquer l'isolant de terre, et où cette partie est exempte de ruban de coton, d'agent de séparation ou d'autres isolants médiocres.
Un autre but de l'invention est de procurer un enroulement à plusieurs conducteurs avec des compositions résineuses capables d'une réac- +;.on complète en combinaison avec une pellicule résineuse facilement dé- tachable qui peut être enlevée de façon à obtenir un enroulement qui puis- se être facilement isolé de la terre, et des produits d'imprégnation ré- sineux similaires permettant d'obtenir une isolation homogène assurant des caractéristiques électriques supérieures.
L'invention sera mieux comprise par la description d'une forme préférée, faite à titre d'exemple avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
Fig. 1 est une vue en élévation, avec partie arrachée, d'un enroulement dans la première phase du procédé ; et
Fig. 2 est une vue en élévation, avec partie arrachée, d'un en- roulement complet avant l'application de l'isolant de terre.
Suivant la présente invention, on fabrique des enroulements à plusieurs conducteurs munis d'une isolation homogène qui sont supérieurs au point de vue électrique aux enroulements obtenus jusqu'à
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présent. La fig. 1 du dessin montre un enroulement 10 préparé en super- posant plusieurs conducteurs 12, chacun de ces conducteurs étant légè- rement isolé. Cette isolation peut comprendre une mince couche de fi- bres de verre ou d'amiante enduites d'un vernis. Les conducteurs indivi- duels 12 peuvent être des fils de cuivre rectangulaires ou carrés ou des bandes d'aluminiu, or peuvent avoir toute aûtreforme appropriée. leurras gé- nératrices à haute tension, les conducteurs peuvent être montés avec trans- position de Roebel pour former l'enroulement 10.
La longueur totale de cha- cun des conduteurs 12 peut atteindre et même dépasser 12 mètres. La par- tie médiane 14 de l'enroulement 10 doit se placer dans la rainure du noy- au magnétique d'une machine électrique. Pour obtenir une efficacité maxi- mum il est désirable que cette partie 14 soit très compacte et ait une for- me et une grandeur déterminées d'avance pour se placer exactement entre les parois de la rainure. Les extrémités 18 et 20 de part et d'autre de la partie 14 de l'enroulement 10 doivent être repliées et conformées pour devenir les parties terminales à relier aux parties terminales d'autres enroulements après le montage dans une machine.
La compacité des extrémi- tés 18 et 20 n'a pas autant d'importance que celle de la partie 14. Pour la mise en pratique de la présente invention, la partie 14 de l'enroulement est traitée par application au pinceau ou d'une autre manière, d'une com- position résineuse thermodurcissable liquide, capable d'une réaction com- plète comme décrit en détail ci-après.
La quantité de la composition ca- pable de réaction complète doit être suffisante pour remplir tous les es- paces et les interstices de la partie rendue compacte pour se placer dans la rainure de la machine, avec un léger excès pour recouvrir toute les sur- faces extérieures des conducteurs de cette partie 14
La partie 14 recouverte de résine liquide est ensuite entourée d'une couche 16 d'une pellicule détachable en résine solide ne réagissant pas avec la résine liquide. Des matières appropriées formant une pellicu- le de résine détachable sont notamment un ruban de- 2,,7 à 5 cm de largeur et de quelques millièmes de millimètres d'épaisseur en une résine de téré- phtalate de polyéthyèny-glycol, en polytétrafloroéthyléne ou en alcool polyvinylique.
La couche 16 peut comprendre un tel -rub. appliqué à demi- recouvrement. Le but de cette couche 16 est d'empêcher les pertes de la résine capable d'une réaction complète par exsudation ou égouttage et pen- dant les opérations de moulage qui doivent suivre.
L'enroulement 10 est alors placé dans une presse chauffée mu- nie d'une matrice appropriée pour donner à la partie 14 la forme désirée.
Dans cette presse, la résine liquide appliquée est vulcanisée à l'état d' un solide thermodurci pendant que la partie 14 est sous pression. Sous cet- te pression, la résine appliquée est chassée dans tous les interstices et toutes les ouvertures de la partie 14, et une petite quantité de résine vient recouvrir la surface de cette partie, mais ne peut s'échapper grâce à la couche 16. La partie 14 forme ainsi un bloc imprégné de la résine qu' on y a appliquée.
Comme une certaine quantité de la composition résineuse liqui- de à chaque extrémité de la partie 14 a tendance à s'étendre dans une peti- te partie -des extrémités 18 et 20 pendant qu'elle est soumise à la pression, il est généralement désirable d'appliquer la composition résineuse liquide et la couche 16 un peu plus loin que la partie de l'enroulement qui se pla- ce normalement dans le noyau magnétique. De cette manière., la partie de l'enroulement qui se place dans le noyau magnétique est complètement im- prégnée de la résine capable d'une réaction complète. Lorsque cette rési- ne a été complètement vulcanisée, l'enroulement 10 est enlevé de la presse chauffée et la pellicule de résine formant la couche 16 est facilement détachée.
On a trouvé qu'une entaille pratiquée à l'aide d'un copeau per- met d' enlever .la couche 16 en une ou deux minutes. L'enroulement 10 ainsi obtenu présente ùne section transversale minimum dans sa partie 14 puisque celle-ci ne porte ni ruban ni autre couche et que seule une faible épais-
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seur de résine apparaît à sa surface. La partie médiane 14 liée par la ré- sine maintient ensemble l'enroulement tout entier. Les extrémités 18 et
20 ne sont pas liées et sont flexibles. Il est désirable que ces extrémi- tés soient relativement libres et flexibles pour l'exécution des opérations suivantes.
L'enroulement 10 et sa partie 14 sont ensuite conformes, dans un gabarit par exemple, pour donner aux parties terminales la forme dési- rée. Comme on peut le voir sur la fig. 2 du dessin, la partie terminale non liée 18 est pliée pour former un arc 22 adjacent à la partie 14 une tangente 24, un autre arc 26 et finalement une partie droite 28. On donne à l'autre extrémité 20 une forme analogue, c'est-à-dire une partie en arc
30 une tangente 22 une seconde partie en arc 34 et une partie droite 36.
Pour que les conducteurs conservent à peu près la forme désirée, on y ap- plique des spires séparées d'un ruban 38 comme sur le dessin. L'isolation devant être maintenue à une résistance diélectrique maximum pour une épais- seur déterminée de la partie devant se placer dans la rainure, cette par- tie 14 ne porte aucun ruban. Les parties terminales de leur côté ne doi- vent pas remplir les mêmes conditions. Le ruban 38 peut donc leur être appliqué et laissé pendant l'application subséquente de l'isolant de ter- re. L'enroulement conformé représenté sur la fig. 2 ne porte que les spi- res normales isolant les conducteurs entre eux, et ne porte pas encore l'isolant de terre.
L'enroulement représenté sur la fig. 2 est ensuite isolé de la terre. Dans la plupart des machines électriques, l'isolant de terre comprend des couchès de ruban de mica enroulées sur toute la longueur de l'enroulement. Le nombre des couches de ruban de mica dépend de la tension à laquelle l'enroulement sera soumis. On peut appliquer jusqu'à 16 couches de ruban de mica de 0,15 à 0,2 mm d'épaisseur à demi-recouvrement. On im- prègne ensuite l'enroulement entouré de ruban de mica d'une résine thermo- durcissable liquide capable d'une réaction complète, de préférence une résine semblable à celle qu'on a déjà appliquée à la partie 14, ou sus- ceptible d'adhérer à cette résine.
La résine liquide capable d'une réac- tion complète appliquée à l'isolant de terre pénètre et remplit également les parties 18 et 20 entourées d'un ruban et approximativement conformées.
Lorsque la résine capable d'une réaction complète appliquée à l'isolant de terre a été vulcanisée sous l'influence de la chaleur et de la pression, les conducteurs 12 de l'enroulement tout entier sont liés par une résine capable d'une réaction complète. En outre, l'isolant de terre est complè- tement saturé de la résine entièrement vulcanisée. La résine de l'isolant de terre adhère ferment et directement à la partie 14 et à la résine qui y a été préalablement appliquée, sans aucun ruban de coton, agent de sépa- ration (papier "glassine") ou autre matière indésirable qui réduirait 1' adhérence et diminuerait la durée utile de l'enroulement ou sa résistan- ce diélectrique. L'enroulement tout entier est donc isolé de façon homo- gène.
Les compositions capables d'une réaction complète et pouvant être utilisées dans le procédé de l'invention comprennent toutes les com- positions polymérisables fluides qui polymérisent en une masse résineuse relativement dure lorsqu'elles sont chauffées à une température détermi- née. La composition résineuse fluide peut comprendre un seul ingrédient polymérisable par exemple le phtalate de diallyle, le succinate de dial- lyle, le maléate de diallyle, l'adipate de diallyle, l'alcool allylique, l'acrylate de méthallyle, l'éther de diallyle, l'acrylate d'allyle, le crotonate d'allyle ou un organosiloxane partiellement condensé ayant un rapport R :Si entre 1:1 et 1:1,8.
De nombreuses compositions appropriées comprennent au moins un groupe non saturé #C = C# susceptible d'une polymérisation par addition du type vinylique. Les meilleurs résul- tats sont obtenus avec des monomères contenant deux ou plusieurs de ces groupes non saturés susceptibles de polymérisation par exposition à la cha- leur. Des mélanges de deux ou plusieurs monomères polymérisables peuvent eue em-
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ployés. De nombreuses autres compositions à plusieurs ingrédients, capa- bles d'une réaction complète, sont connues dans la partie. Ces compositjons comprennent, dans de nombreux cas un ingrédient résineux non saturé -par- ticulièrement une résine alkde non saturée - et un monomère liquide poly- mérisable non saturé.
On a obtenu des résultats particulièrement bons en utilisant comme résine alkyde résineuse le produit de réaction d'un acide dicarboxylique éthylénique ou d'un anhydride d'un tel acide, par exemple l'acide maléique, l'acide fumarique, l'anhydride maléique, l'acide mono- chloromaléique, l'acide itaconique, l'anhydride itaconique, l'acide citra- conique et l'anhydride citraconique. L'acide ou l'anhydride dicarboxylique non saturé ou leurs mélanges réagissent avec un alcool polyhydrique comme le glycol, le glycérol ou le pentaérythritol ou leurs mélanges.
L'huile de ricin a été employée avec succès dans des réactions avec l'anhydride maléique, et le maléate d'huile de ricin obtenu a été mélangé à un monomè- re polymérisable non saturé, le mono styrène par exemple, à raison de 10 à 95 parties en poids de monostyrène et de 90 à 5 parties en poids de l'es- ter. Dans la préparation d'esters alkydes non saturés, l'acide ou l'anhy- dride alpha-bêtadicarboxylique non saturé peut être remplacé en proportion pouvant atteindre 90% de son poids par un acide dicarboxylique aliphatique saturé ou un acide ou anhydride aryl-dicarboxylique comme, par exemple, l'acide succinique, l'acide adipique, l'acide sébacique, l'acide phtalique, l'anhydride phtalique, etc. Des mélanges d'alcools polyhydriques peuvent aussi être employés.
Dans certains cas, on a utilisé des époxydes au lieu de glycols - particulièrement avec des acides dicarboxyliques plutôt qu' avec leurs anhydrides.
Les esters alkydes peuvent être dissous dans un monomère liqui- de non saturé comportant le groupe #C = C# Des monomères liquides polymérisables non saturés appropriés sont : le monostyrène, le alpha-mé- thyl-styrène, le 2,4-dichlorostyrène, le paraméthyl-styrène, l'acétate de vinyle, le méthacrylate de méthyle, l'acrylate d'éthyle, le phtalate de diallyle, de succinate de diallyle, le maléate de diallyle, l'alcool al- lylique, l'alcool méthallylique, l'aerylonitrile, la méthyl-vinyl-cétone, l'éther de diallyle, le chlorure de vinylidène, le méthacrylate de butyle, l'acrylate d'allyle, le crotonate d'allyle, le 1,3-chloroprène et le divi- nyl-benzène, ou les mélanges de deux ou plusieurs de ces monomères.
La composition non saturée capable de réaction contient de préférence un catalyseur de polymérisation. Des catalyseurs de polyméri- sation convenant pour les compositions oléfiniques sont notamment les pe- roxydes, les ozonides, les perhalogénures et les peracides. Des exemples de catalyseurs appropriée sont le peroxyde de benzoyle, le perbenzoate de tertio-butyle, l'hydroperoxyde de tertio-butyle, le peroxyde de di-t-buty- le, le diperphtalate de di-t-butyle, l'ydroperoxyde-1- de 1-hydroxycyclo- hexyle et l'ascaridol. On peut utiliser 0,1% ou moins du catalyseur de po- lymérisation sur la base du poids de la composition, mais la réaction est plus rapide avec une proportion de catalyseur plus élavée - de préférence de 0,5 à 5% en poids.
Le catalyseur de polymérisation mélangé à la compo- sition susceptible de réagir complètement peut augmenter lentement sa vis- cosité à la température ordinaire; il peut être désirable, pour cette rai- son, de maintenir la composition catalysée à 10 C ou moins pour augmenter la durée de sa composition, et d'y inclure un inhibiteur comme l'hydroqui- none.
D'autres résines à réaction complète peuvent comprendre des époxydes complexes. Ces époxydes peuvent être préparés en faisant réagir une mole d'un phénol dihydrique comme le bis (p-hydroxy-phényl)-diméthylmé- mahaveaur une à deux moles d'une épihalohydrine ou dihalohydrine. Les éthers de glycidol et leurs produits de réaction avec les phénols, décrits dans le brevet américain n 2,506.486 sont des époxydes appropriés. Ces époxydes peuvent être mélangés à un produit de réaction trifluorure de bo- re-pipéridine ou à des amines à titre de catalyseur, ou à des anhydrides
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d'acides dicarboxyliques, et durcissent alors par chauffage.
Des exemples de préparation et d'applications de ces époxydes sont cités dans les bre- vets américains Nos. 2.582.985; 2.512.997; 2.506.486 et 2.324.483.
On a fabriqué de nombreux enroulements en enduisant la partie devant se placer dans une rainure d'une solution liquide à réaction com- plète comprenant 85% en poids de monostyrène et 15% en poids d'un polyes- ter préparé en faisant réagir 44 moles % d'acide adipique, 6 moles % d'a- cide fumarique et 50 moles % de propylène-glycol jusqu'à obtenir une vis- cosité d'environ 1000 poises. Cette résine contient 0,5% en poids de pe- roxyde de benzoyle comme catalyseur. La partie qui doit se placer dans la rainure est entourée à demi-recouvrement d'un ruban comprenant une pelli- cule de 3,8 cm de largeur et de 0,025 mm d'épaisseur, en téréphtalate de- polyéthylène-glycol.
Les enroulements sont maintenus sous presse pendant 1 heure à une température de 150 C, ce qui suffit pour vulcaniser la rési- ne et l'amener à l'état solide thermodurci. On enlève ensuite les enroule- ments de la presse et on détache le ruban. Ensuite, on donne aux extrémi- tés de l'enroulement la forme désirée pour les parties terminales et on les entoure d'un ruban de coton de 2,5 cm de largeur appliqué par interval- les. On entoure ensuite les enroulements de plusieurs couches de ruban de mica. Les enroulements achevés sont soumis à des essais et dans tous les cas l'isolant de terre apparaft soudé à l'enroulement sans aucun des points faibles qu'on aurait trouvé dans des enroulements entourés da papier "glas- sine" et de ruban suivant les procédés connus.
On prépare également des coupes de la partie des enroulements qui doit se placer dans une rainure afin de déterminer l'adhérence entre le conducteur et l'isolant de terre.
Ces essais mettent en relief une excellente adhérence, résistant à des pres- sions voisines de la destruction de l'isolant de terre. L'ensemble de l'i- solation est parfaitement homogène.
La partie devant se placer dans une rainure des enroulements fabriqués suivant la présente invention est plus mince que celle d'enrou- lements entourés d'un ruban de coton. D'autres avantages apparaitront aux spécialistes.
REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un enroulement à plusieurs conduc- teurs comportant une partie destinée à se placex dans une rainure et des parties terminales de part et d'autre de cette partie, caractérisé en ce qu'on assemble plusieurs conducteurs légèrement isolés pour former un bo- binage peu serré, relativement droit, on applique à la partie médiane de ce bobinage qui doit se placer dans la rainure une résine thermoduncissable liquide susceptible de réaction complète, cette résine revêtant et impré- gnant tous les conducteurs dans la partie médiane, on entoure la partie médiane enduite de résine d'une couche de pellicule imperméable solide en résine n'adhérant pas à la résine appliquée pour retenir la résine liqui- de dans la partie médiane,
on moule la partie médiane entourée de la pel- licule et enduite de la résine sous l'influence de la chaleur et de la pression pour la rendre compacte et lui donner la forme et la grandeur dé- sirées et transformer la résine appliquée en un liant résineux solide ther- modurci pour unir les conducteurs dans la partie médiane et leur conserver leur compacité, leur forme et leurs dimensions, les conducteurs aux extré- mités du bobinage restant relativement, libres, on détache la pellicule ré- sineuse, on donne aux extrémités du bobinage la forme voulue pour les par- ties terminales, et on détache ces dernières parties pour maintenir les conducteurs ensemble.