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L'invention concerne une bobine électrique dont les spires sont situées chacune, en grande partie, dans au moins un plan perpendiculaire à l'axe de la bobine.
Une telle bobine (voir par exemple le Brevet Américain no. 1.167.722) présente, par rapport aux bobines usuelles à couche .ne papier entre les couches de spires et également par rapport aux bobines enroulées à la volée, c'est-à-dire les bobines enrou- lées irrégulièrement, 1* avantage d'un facteur de remplissage notablement plus élevé(section du cuivre divisée par la section de l'enroulement). Ce facteur peut être par exemple de 80 % voir
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plus., alors que dans les bobines à couches de papier il est d'environ 40%.
Un autre avantage réside dans le fait que l'en- roulement peut s'effectuer d'une manière pratiquement continue, contrairement à ce qui se passe dans la dernière bobine mentionnée, dans laquelle l'enroulement doit être interrompu après chaque doucler pour l'interposition d'une couche de papier.. Les avantages mentionnés sont obtenus par le fait que les spires de la seconde couche et des autres couches de la bobine - du moins les parties de ces spires qui se trouvent dans lesdits plans perpendiculaires à l'axe de la bobine - peuvent se loger dans les rainures qui se forment chaque fois entre deux spires voisines de la couche précédente.
On peut ainsi obtenir un enroulement parfaitement régulier sans couches de papier.
Ce mode d'enroulement présente cependant un inconvé- nient : il est très critique;il suffit qu'une seule spire se dispose mal pour que la régularité de toutes les spires suivantes soit troublée et que la bobine soit inutilisable. Sur..-tout dans les bobines à ouverture rectangulaire, cela provoque, comme il sera expliqué par la suite, déjà après l'enroulement d'un petit nombre de couches; par exemple dix, des difficultés pouvant entraî- ner un très grand pourcentage de déchet.
L'invention fournit une forme de réalisation de la bobine du genre mentionné, à fenêtre rectangulaire, qui obvie à ces inconvéneients. La bobine est caractérisée par le fait que chacune des lignes sur lesquelles se trouvent, dans chacune des surfaces terminales' de ( la bobine, les passage entre chaque' fais
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deux couches consécutiVS1' présente au moins un coude brusque et se dispose dans un secteur de la bobine compris entre deux demi-
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diagonales successives ','
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du
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dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
Les fig. 1, 2 et 3 illustrent le mode d'enroulement connu, dont le principe est également utilisé dans le procédé conforme à l'invention.
La fig. 4 illustre les difficultés inhérentes à l'en- roulement de bobines rectangulaires.
La fig. 5 est un exemple de réalisation d'une bobine obtenue conformément à l'invention.
La fig. 6 sertà expliquer le mode d'enroulement de cette bobine.
La fig. 7 est un calibre d'enroulement pour la bobine conforme à l'invention.
La fig. 8 est une seconde forme de réalisation d'une bobine conforme à l'invention.
Le dispositif d'enroulement représenté sur la fig, 1 comporte un axe d'enroulement 21 dont une partie cylindrique 23, à grand diamètre, fait office de mandrin. Ce mandrin 23 forme avec -un flasque fixe 25 et un flasque 27, déplaçable,axialement sur le mandrin, un calibre d'enroulement sur lequel sont enroulées quelque, spires de fil isolé, de section circulaire. Le commen- cernent 29 du fil traverse un canal 31, ménagé obliquement dans le flasque fixe 25, et dont l'embouchure touche, du côté intérieur du flasque 25, la surface du mandrin 23.
On fait tourner le calibre dans le sens de la flèche 33,le fil 35 est guidé dans la direction axiale par un doigt d'enroulement (non représenté sur le dessin) d'une manière telle qu'il reste approximativement parallèle au flasque 25 et que la première spire (numérotée 1) s'applique contre ce flasque - donc dans un plan perpendiculaire à l'axe d'enroulement 21. A l'endroit où le fil pénètre dans le calibre d'enroulement, à la fin de la première spire, le fil progresse, dans la direction axia- le, sur une distance égale au diamètre d du fil; en cet endroit il
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se produit donc une partie oblique 1' qui ne se trouve pas dans ledit plan.
Les spires suivantes 2, 3, 4 et 5, qui forment ensemble avec la spire 1 la première couche d'enroulement, acquièrent une forme analogue.
Le flasque 27 est fixé - par exemple à l'aide d'une vis 37 - dans une position telle,que la distance du flasque à la dernière spire 5 de la première couche d'enroulement soit égale à la demi épaisseur du fil . Comme le montre la fig. 1, lorsqu' ori poursuit l'enroulement, le fil quitte, à l'endroit des progres- sions axiales des spires (sur la fig. 1 approximativement à la haït- 'teur de l'axe du mandrin d'enroulement)-le niveau de la première couche, et passe au niveau de la seconde couche (spire 6). Ce pas- sage se voit particulièrement bien sur la fig. 2, qui est une vue de profil suivant la flèche 39, d'une bobine à quatre couches enroU lée sur le mandrin.
Les spires de la seconde couche- et toutes les couches suivantes - se trouvant également, en grande partie, dans un plan perpendiculaire à l'axe d'enroulement, ce qui est favorisé par le fait que chaque spire se dispose dans une rainure, formée par chaque fois deux spires voisines de la couche précédente (voir également la fig. 3, qui est une coupe axiale de la bobine re- présentée sur la fig. 2).
Sur la fig. 1, les parties obliques 1', 2' etc. sont représentées fortement coudées par rapport aux parties "perpen- diculaires" 1, 2 etc. de la première couche (en réalité il se produit des congés) pour montrer que les raccords (coudes) se trouvent sur des parallèles A1, B1, repectivement A2, B2, obli- ques par rapport à l'axe d'enroulement. Lorsqu'on admet que les
3pires sont jointives et non compressibles, l'angle/3, que forme par exemple la droite A1, B1 avec le flasque 25 est égal à
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1800 - , étant l'angle compris entre la partie inclinée le (ou 2'.etc.) et le flasque 25.
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Comme le montre la fig. 1, le passage 5' de la cinquième spire vers la sixième et en même temps le passage de la première couche vers la seconde est donc déplacé tangentiellement par rapport au premier passage 1'. De même, le passage de la spire 10 (couche 2, non entièrement représentée pour augmenter la clarté du dessin) vers la spire 11 (couche 3) est déplacé dans la même direction tangentielle (points Ci et C2) etc. La fig. 2 montre nettement le déplacement relatif des passages 5' et 15.
Cette figure montre également qu'à l'endroit des passages (par exemple 6') dans la seconde couche et dans les suivantes il se produit un "dos" (augmentation locale du diamètre des spires), étant donné qu'en cet endroit chaque spire doit passer sur deux parties de fil obliques sousjacentes. C'est une raison supplémen- taire pour le déplacement tangentiel des passages des spires; celles-ci cherchent en quelque sorte un emplacement à côté du dos, où la couche sousjacente est moins haute que le dos lui-même.
La fig. 4 montre l'aspect extérieur d'une bobine ainsi enroulée - à savoir une bobine à ouverture rectangulaire - vue sur l'un des deux flancs. On reconnaît nettement la ligne (ou zone) 41 suivant laquelle se disposent les passages situés dans ce flanc entre chaque fois deux couches consécutives. En réalité, l'angle d entre deux passages entre chaque fois deux spires d'une couche, (passages de spires, par exempte 1' sur la fig. 4) et le flanc est beaucoup plus petit que ne le représente la fig. la surtout dans les premières couches d'une bobine rectangu- laire, de sorte qu'au début les passages entre les couches (passa- ges entre couches) ne se déplacent pas d'une manière pratiquement tangentielle.
Apres environ 10 ou un plus grand nombre de couches, ledit glissement se produit; ceci résulte du fait que les couches planes au début, acquièrent maintenant du côté de la bobine rectan- gulaire où s'effectuent les . croisements des passages, une forme quelque peu incurvée.
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Sans dispositions spéciales, les passages entre couches parviennentfinalement - et en pratique généralement déjà ;:près quelques couches, - à proximité de l'une des diagonales de-la bobine, à savoir la diagonale 43, ce qui est fatal pour la, régu- larité de l'enroulement. Etant donné que les passages entre cou- ches - évidemment les parties les plus critiques de la bobine en ce qui concerne 1' enroulement - doivent se produire dans une zone où la courbure des couches varie fortement, à'savoir beau- coup nlus fortement à l'endroit de la diagonale que dans la partie de la couche précédente et dans la partie de la couche suivante, il se produit une perturbation dans la régularité de 1-'enroulement, perturbation qui empêche tout enroulement régulier ultérieur.
De ce fait, les bobines rectangulaires, -et en général les bobines polygonales) réalisées de la manière décrite ne peuvent comporter qu'un petit nombre de spires et qu'un petit nombre de couches. A dix couches déjà, voire moins, il peut se produire des perturbations, surtout lorsqu'on enroule à une vitesse assez élevée, par exemple 1000 tours par minute ou plus vite encore.
On obvie à cet inconvénient en constituant la bobine de la manière représentée à la fig. 5. Comme le montre cette figure,la ligne 45 de passage des couches comporte un coude brusque, de sorte que toute la'ligne à l'intérieur du secteur de bobines compris entre deux demi diagonales consécutives 43 et 47 se trouve donc dans la zone 'sûre. Au besoin, la ligne 45 peut comporter plus d'un coude (voir fig. 8).
La fig. 6, qui représente un dispositif d'enroulement analogue à celui montré sur la fig. 1, permet d'expliquer comment est obtenue la variation de direction aans la ligne 45. La.. différence avec la fig. 1 réside dans le fait que les spires ne sont pas juxtaposées.'Les parties de passage 1', 2' etc. sont cependant disposées l'une contre l'autre; cette situation peut être obtenue par exemple en guidant le fil à enrouler à l'aide
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d'un doigt d'enroulement animé d'un mouvement de va-et-vient, à une vitesse légèrement plus grande que celle correspondant à l'enroulement de spires juxtaposées. La fig. 6 montre sans plus que les passage des spires glisseront dans une direction oppo- sée à celle représentée sur la fig. 1.
Il s'agit donc d'influencer les circonstances dans les- quelles s'effectue l'enroulement, après l'enroulement d'un certain n embre (non-critique) de couches d'une manière telle que la situa- tion représentée sur la fig. 1, devienne celle représentée sur la fig. 6 (ou inversement) c'est-à-dire d'une manière telle qu'au début les spires seront appliquées l'une contre l'autre et qu'après un certain temps elles ne le seront plus. Il suffit d'un très petit intervalle entre les spires (par exemple quel- ques % du diamètre du fil 5), car, comme il a déjà été mentionné, l'angle est très petit, par exemple un degré, voire moins.
La variation de situation en cause peut être obtenue assez facilement en pratique et'affecte le caractère d'une inver- sion, brusque, ce qui provoque le coude visible sur la fig. 5. pour obtenir cette inversion, il suffit par exemple de réduire quelque peu le diamètre du fil, par exemple en augmentant la tension de traction de l'enroulement ou en faisant passer le fil 35 entre deux galets compresseurs dont les axes sont perpendicu- laires à l'axe d'enroulement. Lorsqu'on exerce à nouveau la trac- tion normale, ou lorsque les galets presseurs sont dégagés du file la ligne 45 reprend sa direction initiale, et il se produit donc un second coude.
Une autre possibilité consiste à utiliser un calibre d'enroulement tel que représenté sur la fig. 7, dans lequel l'écar-- tement des flasques est, au-delà d'une distance déterminée à ' l'axe d'enroulement, légèrement plus grand (d'un montant b, par exemple environ 10% du diamètre du fil) que dans la première partie à enrouler. L'inversion de la situation d'enroulement se produit
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après que quelques couches ont déjà été enroulées dans la partie plus large. Cela résulte du fait que chaque spire se dispose dans une rainure foruée entre deux spires voisines ae la couche sousja- cente, de sorte qu'au début, malgré l'espace d'enroulement élargi, les spires se disposent l'une contre l'autre.
Toutefois, après Quelques couches, par suite de la tension de traction, avec la- quelle s'effectue l'enroulement, les spires s'écartent suffisamment pour provoquer l'inversion de la situation d'enroulement, les passages se formant brusquement de l'autre côté du des ou suréléva- tion de la couche inférieure.
Il est également possible d'élargir l'espace d'enrou- lement dans un secteur approximativement limité 'par une demi- diagonale (49 sur la fig. 5) et la demi diagonale (45) qui suit dans la direction initiale de la ligne 45. Au début, les passager entre couches se trouvent en-grande partie à l'extérieur du secteur et ne sont pas influencés par l'élargissement de l'espace d'enroulement. Toutefois, dès que les passages parviennent entièrement ou en grande partie à 1-'intérieur du secteur de plus grande largeur, l'inversion de la ligne 45 se produit assez rapidement.
Une autre possibilité encore consiste à utiliser un organe d'application connu, par exemple du cuir souple, d'une largeur égale à celle de l'espace de l'enroulement (qui ne doit alors pas comporter de partie élargie) . Pendant l'enroulement, cet organe s'applique avec une légère pression radiale sur la bobine sur toute la largeur de celle-ci, à l'endroit où le fil arrivant parvient à la booine et glisse en quelque sorte le fil en place, toujours à côté de la spire précédente.
La pression que le morceau de cuir souple excerce sur le fil comporte apparam- ment, surtout aux passages 1' 2', etc. une composante axiale qui pousse en ces endroitsles fils quelque peu l'un contre l'autre en augmentant notablement la pression du morceau de cuir; à un @@ment déterminé, on obtient la situation de la fig. 6.
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Tous ces procédés reviennent à modifier pendant l'en- roulement et au moins localement le rapport épaisseur du fil: largeur de l'espace d'enroulement.
La Demanderesse a constaté'que la manière décrite permet d'enrouler à assez grande vitesse ( par exemple 1000 tours par minutes) des bobines rectangulaires comportant par exemple 100 couches chacune de 100 spires de fil de 0,1 mm avec un faible pourcentage de déchet.
Le côté de la bobine où se trouvent les passages (sur la fig. 8 la' partie supérieure) est évidemment plus épais, dans la direction radiale, que les autres côtés. Dans la bobin( conforme à l'invention, il n'en est ainsi que pour l'un des côtés, ou dans le cas d'un mode d'enroulement quelque peu différent, pour deux côtés opposés, mais en tout cas pas des côtés voisins, donc par exemple, le côté supérieur et le côté 51 de la fige 8; cela serait cependant le cas si la ligne 45 n'était pas coudée et s'é- tendait jusqu'au côté 51.
Comme il n'est pas ainsi, deux côtés opposés 51 et 53 de la bobine peuvent être enroulés avec un grand facteur de remplissage et avec une épaisseur aussi petite que possible, ce qui est d'importance dans le cas d'utilisation en combinaison avec par exemple un noyau cuirassé constitué par des tôles en forme de E et en forme de I empilées (55, représen- tées en pointillés sur la fig. 8).