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La présente invention concerne des perfectionnements à la fabrication des bobines toroldales.
On connait déjà des circuits magnétiques en forme de tore dont le fai- ble coefficient de fuites rend parfois l'emploi nécessaire malgré un prix de revient plus élevé qui tient à la forme même en effet, une des difficultés rencontrées dans le bobinage des enroulements toroïdaux est constituée par le maintien du tore pendant l'opération de bobinage, ce maintien étant généralement assuré par des mors appuyant directement sur le fil d'un enroulement. Il en résulte souvent, et malgré les précautions prises, des fils détériorés ou cassés par le contact des mâchoires de serrage, ce qui oblige à prendre des fils de bobinage dont l'isolement soit mécani- @ quement solide.
De plus quand un enroulement est terminé et qu'il faut changer le tore
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de position pour bobine.' .. Jc:cond enroulement, il y a lieu. succassive:e..'1.t de desserrer les mors de maintien, de placer le tore dans une autre position et de rearrrrer les mors sur la nouvelle position, ce qui constitue un temps perdu relati- vement long comparé au temps du 'bobinage lui-même; ce tersps perdu s'accroît évidem- ment avec le nombre des enroulements.
L'ensemble du bobinage ainsi obtenu est souvent recouvert d'un ruban isolant de protection laissant passer en une même région du tore, les sorties des enroulements, qu'on a préalablement racoordées à des fils de couleurs différentes, ce qui permet de les reconneïtre, et de plus fort diamètre, ce qui leur donne une plus grande résistance mécanique. Cependant' malgré ces précautions et ces soins, le tore terminé se présente comme un produit relativement fragile et peu industriel.
Un des buts de l'invention est de faciliter le bobinage et le raccor- dement des différents enroulements et de permettre sans inconvénients l'emploi du fil émaillé ; autre but de l'invention est d'obtenir un produit d'aspect industriel dont le bobinage bien protégé mécaniquement permet une manutention et un usage aisés sans avoir à prendre de précautions spéciales; un autre but de l'invention est de fournir un produit adapté à la technique des circuits imprimés.
Un élément caractéristique de la bobine qui fait l'objet de l'inven- tion réside dans le fait qu'elle comporte une carcasse isolante et compartimentée extérieurement, emprisonnant le noyau magnétique et le protégeant, et permettant d'effectuer le bobinage compartiment par compartiment, les mors de maintien de la machine à bobiner prenant appui sur les cloisons séparatrices des compartiments.
La carcasse isolante suivant l'invention est de préférence constituée par deux demi-coquilles isolantes, minces et jointives après montage, chaque demi- coquille étant munie d'un certain nombre d'ailerons dont le plan, orienté suivant un rayon est perpendiculaire au plan de joint des deux demi-coquilles, le nombre des ailerons étant égal au nombre des enroulements. L'intervalle entre deux ailerons consécutifs correspond à un compartiment de bobinage, où se loge un enroulement.
Cet* te disposition présente divers avantages : un premier avantage des ailerons est de permettre le màintien du tore pendant l'opération du bobinage; un second avantage est que la séparation en compartiments permet un repérage facile des fils de sorties des enroulements; enfin, un troisième avantage des ailerons est de jouer le rôle d'une dont d'une roue à rochet pour un dispositif à encliquetage faisant partie de la machine à bobiner et qu'on actionne après le bobinage d'un compartiment, pour faire apparaître le compartiment suivant.
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Les ailerons sont très en saillie au-dessus de la partie annulaire de la carcasse et le plus possible éloignés du centre de façon à être pris facile- ment dans les mors de la machine à bobiner sans porter atteinte au bobinage, de plus l'action du cliquet d'avancement sur l'aileron est aussi facilitée par cette saillie importante sans dommage pour le bobinage. Le fait que les ailerons sont éloignés le plus possible du centre donne un grand bras de levier à la force pressante appli- quée au mors supérieur pour maintenir le tore en place pendant le bobinage et permet par lui-me à cette force d'être relativement petite tout en disposant d'un couple de maintien important.
Il est aussi avantageux d'avoir une force pressante assez faible pendant le déplacement de la carcasse au moyen du cliquet, les ailerons ne risquant pas ainsi d'être détériorés par leur frottement contre les mors.
Les ailerons ont une forme arrondie à leur sommet pour éviter l'accro- chage d'un fil par une partie anguleuse pendant le bobinage et afin que les rainures en V des mors de serrage n'aient contact avec les ailerons qu'au point de tangence.
Ceci permet d'assurer une bonne constance de la position de maintien et un déplace- ment plus aisé du tore dans son montage à bobiner.
Les ailerons ne dépassent pas à l'intérieur du petit cercle du tore de façon à laisser le maximum de place au centre pour faciliter le bobinage.
Chaque demi-coquille annulaire de la carcasse comporte une partie en saillie sur une demi--circonférence et une partie en creux sur la demi-circonférence consécutive. Le fait de monter les deux demi-coquilles de façon qu'elles s'adaptent par leurs parties en creux et en saillie place automatiquement les ailerons les uns au-dessus des autres, les deux demi-coquilles étant identiques.
; Un autre élément caractéristique de l'invention est constitué par un montage maintenant le tore précédemment obtenu entre deux joues isolantes munies chacune des cosses afférentes soit à la totalité, soit à une partie des sorties des enroulements, la hauteur des ailerons déterminant l'écartement des deux joues.
Les deux cosses relatives à un enroulement sont situées au droit de cet' enroulement et à proximité du bord extérieur de la joue isolante ; deux encoches fai- tes dans l'épaisseur de la joue et au droit des cosses correspondantes permettent de loger les deux fils de sortie de l'enroulement qui sont directement soudés aux cosses il faut bien remarquer que ce sont les deux sorties de l'enroulement lui- même en fil émaillé qui sont ainsi soudées directement aux broches et qu'il n'y a pas de reprise des fils de sorties de l'enroulement par des fils d'un plus gros dia- mètre.
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D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la descrip- tion qui en est faite ci-après en référence avec les figures du dessin annexé qui dorme, à titre d'exemple, diverses réalisations selon l'invention.
La figure 1 est une vue en plan coté extérieur d'une demi-carcasse isolante.
La figure 2 est une coupe suivant la ligne A-A de la demi-carcasse de la figure 1.
La figure 3 représente une coupe du circuit magnétique avec sa car- casse.
La figure 4 représente le schéma du bobinage d'un tore suivant l'in- vention.
La figure 5 représente la face extérieure d'une joue.
La figure 6 représente la face interne de la même joue.
La figure 7 représente la coupe de la joue suivant la ligne B-B de la figure 5. figwe La figure 8, un détail du positionnement des ailerons dans une joue/-
La figure 9, l'ensemble monté de la bobine torotdale.
La figure 10 représente les deux mâchoires de la machine serrant le tore.
La figure 11 représente le mouvement du cliquet d'avancement.
La figure 12 représente le dispositif donnant la pression de serrage à la mâchoire supérieure. @
Les figures 1 et 2 représentent une demi-carcasse isolante qui est constituée par un anneau creux 1 dont la section a la forme d'un U et par plusieurs ailerons minces 2 disposés perpendiculairement à l'anneau, orientés suivant des rayons et qui déterminent entre eux des compartiments de bobinage, chaque comparti- ment pouvant correspondre au logement d'un enroulement. La figure représente un tore à six enroulements mais il est bien évident que l'invention est applicable à un nombre quelconque d'enroulements et que les compartiments peuvent ne pas être dis- posés régulièrement sur le tour de l'anneau.
On remarque que les ailerons ont de préférence une forme arrondie 3 qui leur évite d'accrocher le fil pendant le bobinage ce dernier se faisant compartiment par compartiment, le plan constitué par le magasin du fil à bobinet étant fixe et l'anneau se déplaçant à travers ce plan par un mou- vement de va-et-vient entre doux positions correspondant à l'intervalle de deux ai-
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lerons consécutifs. Une des branches de la section en U de l'anneau comporte sur une demi-circonférence une partie 4a en saillie sur le plan de joint 5 et sur l'au- tre de.mi-circonférence prolongeant la première une partie 4b en retrait sur le plan de joint.
On constitue un circuit magnétique prêt à être bobiné suivant la fi- gure 3 en plaçant un noyau magnétique 6, qui peut être fomrô soit par un certain nombre de tôles découpées et empilées, soit par un ruban métallique enroulé en anneau soit par des poudres comprimées, soit par tout autre procédé, dans la cavité en U d'une demi-carcasse isolante ; le noyau déborde de la cavité en U de la moitié de son épaisseur et l'on coiffe alors la partie débordante du noyau par une deuxième demi-carcasse isolante de façon que les parties 4a et 4b d'une demi-carcasse s'em- boitent respectivement dans des parties 4b et 4a de la demi-carcasse en vis-ò-vis.
Il est possible de coller l'une contre l'autre les deux demi-carcasses de manière à former un ensemble rigide. Le bobinage de cet ensemble se fait suivant la figure 4 où les six enroulements ont été numérotés de 1 à VI; de préférence, mais non-obliga- toirement, on calcule les enroulements de façon à utiliser pour chacun d'eux le même fil de bobinage, ce qui évite un changement du magasin de fil pendant le bobinage.
Après avoir monté l'ensemble à bobiner entre les mors de maintien pla- cés sur la machine et qui prennent appui sur la tranche d'un certain nombre d'aile- rons, on commence à bobiner le premier enroulement I en partant de l'extrémité libre "a" du fil à bobiner ; quand le nombre de spires constituant le premier enroulement est atteint, on forme une boucle "b" avec le fil de bobinage et l'on procéde au bo- binage du second enroulement II après avoir fait tourner le tore de l'angle corres- pondant au bobinage venant d'être achevé; la rotation pour la nouvelle mise en place se fait par une commande d'encliquetage dont un aileron représente une dent de la roue à rochet, l'avancement se faisant après le bobinage de chaque compartiment.
Quand le deuxième enroulement a le nombre voulu de spires, on forme une boucle "C" analo- gue à la boucle "b" précédente et l'on procède au bobinage du troisième enroulement ...... on continue ainsi jusqu'au sixième enroulement après avoir formé les boucles d - e et f et l'on termine en sortant l'extrémité libre "g". Le tore bobiné se pré- sente donc avec cinq boucles b, c, d, e et f, et les deux extrémités libres a ét g; il est alors placé entre deux joues isolantes correspondant aux figures 5, 6 et 7.
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Le diamètre extérieur de la joue correspond à l'encombrement du tore bobiné y compris les ailerons; les deux sorties d'un même enroulement sont connec- tées à. deux broches telles que 7: et passent dans deux encoches protectrices 8 situées en regard des broches. Chaque joue ne comporte que trois jeux de deux broches mais chaque tore bobiné utilisant deux joues comporte bien les six jeux de deux broches nécessaires au raccordement des six enroulements.
La figure 6 représente la face intérieure d'une joue; deux ailerons sont calés dans les saignées 9 dont la largeur correspond exactement à l'épaisseur d'un aileron et qui comportent (voir figure 8) des pentes 9a correspondant à la pente d'un aileron, deux ailerons opposés étant ainsi parfaitement maintenus, les autres empreintes 10, plus larges que l'épaisseur d'un aileron, permettent un cer- tain débattement tenant compte des tolérances de fabrication dans le positionnement des ailerons.
La figure 7 est une coupe de la joue suivant la ligne B-B de la fi- gure 5 ; un trou 11 sert au passage d'une vis dont la tête, ou l'écrou de serrage, se loge dans un chambrage hexagonal 12. Il faut remarquer une collerette 13 dont la surépaisseur correspond aux parties basses des broches 7 sur lesquelles sont enroulés les fils de sorties des enroulements de manière que les parties hautes des broches 7 soient nettes et lisses et permettent l'enfichage. La joue comporte à sa partie inférieure une collerette 14 formant un passage isolant à la vis de maintien des deux joues.
Le montage d'un ensemble suivant la figure 9 se fait ainsi :on place un tore bobiné sur la face interne d'une joue ne portant pas d'empreinte - repère 15, les ailerons logés dans les fentes 9 et 10; on place ensuite la seconde joue portant une empreinte - repère 15 de façon à placer cette empreinte-repère au milieu du compartiment où sont les deux sorties de fil a et g ; les six jeux de deux broches correspondant aux sorties des six enroulements, trois jeux de broches afférents à chaque joue sont disposés en quinconce par rapport aux trois jeux de broches affé- rents à l'autre joue, autrement dit, à chaque compartiment de bobinage correspon- dant toujours deux broches seulement et, pour des enroulements successifs, les deux broches sont situées tantôt sur l'une des joues et tantôt sur l'autre joue.
On main- tient les joues dans cette position au moyen d'une vis 16 passée au travers des deux joues et du tore et vissée dans un écrou 17 placé dans le logement hexagonal 12 de la joue.
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On procède ensuite au raccordement des fils de sorties des différents enroulements : en se reportant aux figures 4 et 5 on connecte l'extrémité "a du fil à la borne 7 située à droite de l'empreinte - repère 15 et qui correspond exac- tement à la borne marquée E1de la figure 4 ; la boucle "b" est coupée et la partie bde la boucle est raccordée à l'autre broche 7 située à gauche de l'empreinte - repère 15 et qui correspond exactement à la borne marquée S. de la figure 4 ; sur la figure 9, on voit bien le brin "a" passer dans l'encoche correspondant à la broche
E,et se connecter à cette dernière et le brin b1 passer dans l'encoche correspon- dant. à la broche s1et se connecter à cette dernière;
sur la figure 4 on voit que le-brin b2 est connecté à la broche E2 et qu'après avoir coupé la boucle "C" le brin c1 est raccordé à la broche S2; sur la figure 9 on voit bien le brin "b2 passer dans l'encoche correspondant à la broche E2 et se connecter à cette dernière et le brin C, passer dans l'encoche correspondant à la broche S2 et se connecter à , cette- dernière. On continue ainsi le raccordement d'une façon analogue pour les au- tres enroulements. Quand les fils sont raccordés sur chaque face externe des joues, la soudure est faite simultanément pour tous les fils de la même face par plongeon au bain d'étain, le fil émaillé de l'enroulement étant auto-soudable sans grattage préalable des connexions.
La machine à bobiner comporte, ainsi qu'il a été dit, des dispositifs spéciaux maintenant le tore pendant son bobinage et utilisant les ailerons pour effectuer le changement du compartiment à bobiner.
Le principe de ces dispositifs est représenté sur les figures 10, 11 et 12 ; la figure 10, le tore à bobiner 18 est placé entre un mors inférieur fixe 19 et un mors supérieur 20 appuyant avec une certaine pression dans le sens. de la flèche f1 sur la tranche des ailerons de la carcasse ; onremarque que les deux mors de maintien comportent une rainure en vé 21, chaque branche du vé venant tangentiellement appuyer à la partie arrondie d'un aileron; le mors inférieur a, sur une certaine fraction de sa longueur, une rainure centrale 22 dans laquelle peut coulisser un cliquet 23 ainsi qu'il est montré à la figure 11;
le cliquet 23 a un profil tel que dans son mouvement circulaire centré sur l'axe 24, il s'efface,à la rencontre d'un aileron 25 quand il est mû suivant la flèche f2 et, au contraire l'aileron dans son mouvement quand il est mû suivant la flèche f3; le mouvement d'effacement du cliquet 23 se fait de haut en bas suivant la flèche f4 (voir figure
10); le cliquet revient en position haute sous l'effet d'un ressort dès qu'il n'est
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plus gêné par l'aileron, Les deux cliquets 23 sont manoeuvrés par un levier 26 pouvant être ramené en position initiale par un ressort de rappel 27.
Sur la figure 12, on voit que le mors de serrage supérieur 20 est mon- té au bout d'un bras 28 sur lequel est fixé un axe 29 pouvant tourillonner dans une pièce fixe 30; un ressort 31 prenant appui d'une part sur la collerette 32 de la pièce 30 et d'autre part sur la rondelle 33 fixée sur l'axe 29, tend à pousser l'a- xe suivant la flèche f5, donc à appliquer le mors 20 sur la pièce à bobiner 18. Le mouvement suivant la flèche f5 est limité par une butée 34 fixée à la pièce fixe 320 De plus, le ressort à boudin 31, utilisé également à la flexion, tend à donner au bras 28 un mouvement circulaire suivant la flèche f6 que limitent des butées telles que 34 dont le rûle est donc double.
Le dispositif suivant la figure 12 fonc- tionne sinsi le tore à bobiner ayant été placé sur le mors inférieur 19, on appuie de bas en haut sous la pièce 33 qui, sollicitée par le ressort de torsion 31, et dégagée de ses butées 34, tourne ; le mors 20 se place au-dessus du tore à bobiner 18, et, lorsqu'on cesse d'appuyer sous la pièce 33, le mors 20 vient en butée sur les ailerons de la carcasse à bobiner.
Après chaque enroulement, la carcasse est manoeuvrée par le levier 26 ce qui permet de changer le compartiment de bobinage; quand tous les compartiments ont été bobinés, on dégage le tore en appuyant à nouveau sous la pièce 33 pour sou- lever le mors 20.
Il est bien évident que d'autres variantes de la carcasse isolante, présentant dès ailerons, peuvent se concevoir, par exemple une carcasse directement surmoulée sur le noyau magnétique, ou des carcasses où. le nombre des ailerons et leur forme seraient différents, ou encore une variante dans laquelle les joues de maintien du tore bobiné comporteraient des broches de raccordement d'un modèle dif- férent et un dispositif différent de calage des ailerons, par exemple par des sail- lies sur la joue plutôt que par des saignées, ou bien une variante dans laquelle le dispositif de maintien des joues sur le tore bobiné serait différent, mais tou- tes ces variantes procédant des mêmes idées de base ne sortent évidemment pas du cadre de l'invention.
La présente invention est applicable à toutes les branches de l'indus- trie électrique où l'on fabrique des bobines toroïdales qu'elles qu'en soient les dimensions; elle convient, en particulier, auo as où les petites dimensions des to- res ainsi que la finesse des fils des enroulements rendent plus délicates les di- -verses opérations de bobinage et de montage-