CH627031A5

CH627031A5 -

Info

Publication number: CH627031A5
Application number: CH846178A
Authority: CH
Inventors: Marc Heyraud
Original assignee: Portescap
Priority date: 1978-08-09
Filing date: 1978-08-09
Publication date: 1981-12-15
Also published as: US4543507A; JPS5543994A; DE2931724C2; DE2931724A1; GB2033166B; FR2433257A1; GB2033166A; FR2433257B1

Description

La présente invention concerne une bobine de rotor cylindrique, autoportante, pour machines électriques à courant continu du type comportant un rotor sans fer monté de façon rotative dans l'entrefer d'un circuit magnétique stationnaire, ladite bobine comportant plusieurs sections de bobine connectées en série entre elles, les extrémités de chaque section étant agencées pour pouvoir être reliées à des segments de collecteur respectifs, là bobine étant constituée par au moins une couche de fil, ce fil comportant un noyau conducteur, une couche d'isolation entourant ledit noyau et une couche extérieure en un matériau de support ayant la propriété de pouvoir être ramolli et de se solidifier par la suite, les espaces entre des parties de fil placées côte à côte étant au moins partiellement remplis de matériau de support.

Dans les petites machines à courant continu en particulier, la durée de vie de la machine est déterminée par la durée de vie du collecteur. Le collecteur comporte un certain nombre de segments connectés à la bobine et des balais qui coopèrent avec lesdits segments. Lorsqu'un balai passe d'un segment de collecteur au suivant, l'auto-induction de la bobine engendre des pointes de tension, ces pointes de tension conduisant à la formation d'arcs entre les balais et les segments du collecteur. De tels arcs sont très nuisibles puisqu'ils endommagent le collecteur et réduisent la durée de vie de celui-ci. Cela est particulièrement gênant dans le cas de micromoteurs dans lesquels la durée de vie du collecteur détermine la durée de vie du moteur lui-même.

L'invention vise à fournir une bobine de rotor du type mentionné au début, qui permette de prolonger la durée de vie du collecteur par des moyens simples, pratiquement sans augmenter le prix de revient du moteur.

A cet effet, la bobine de rotor autoportante selon l'invention est caractérisée en ce que la couche extérieure du fil est au moins en partie électriquement conductrice.

Selon une forme d'exécution, la couche extérieure est composée d'un polymère thermoplastique chargé de fibres de carbone.

L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une bobine selon l'invention, ce procédé consistant à rendre la couche extérieure conductrice par l'adjonction à cette couche d'éléments conducteurs après le bobinage de la bobine.

L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description suivante d'exemples de réalisation se référant au dessin annexé dans lequel:

la fïg. 1 est une vue en coupe d'un fil utilisé dans la bobine selon l'invention;

les fig. 2a, 2b, 2c et 2d sont des représentations schématiques de différentes formes de bobines pouvant être utilisées dans le cadre de l'invention, et les fig. 3a et 3b sont des coupes transversales de parties de fil voisines dans une bobine selon l'invention, la fig. 3a montrant l'état directement après le bobinage et la fig. 3b la configuration finale de ces parties.

Le fil utilisé pour la fabrication d'une bobine autoportante selon l'invention est montré en coupe transversale à la fig. 1. Un noyau conducteur 1, généralement en cuivre ou en aluminium, est entouré d'une couche d'isolation électrique qui peut être réalisée en une matière plastique ou en un autre matériau approprié tel que l'oxyde d'aluminium.

La couche d'isolation 2 est elle-même entourée d'une couche extérieure 3 en un matériau destiné à former le support mécanique de la bobine. Un tel matériau peut être une matière plastique thermoplastique ou thermodurcissable pouvant être ramollie par un traitement thermique ou une matière plastique pouvant être ramollie par un procédé chimique tel que l'action d'un solvant. Ces matériaux se solidifient ensuite, par exemple en refroidissant ou après évapora-tion du solvant utilisé.

Les diamètres extérieurs du noyau 1, de la couche d'isolation 2 et de la couche extérieure 3 sont désignés respectivement par D°, Dis et D"1. A titre d'exemple, Dc = 0,100 mm, D's = 0,115 mm, Dth = 0,127 mm.

Les fig. 2a à 2d montrent différentes formes de bobines pour rotors sans fer auxquelles l'invention peut s'appliquer. Elles sont généralement bobinées en continu, par exemple dans une direction oblique sur 180° électriques (fig. 2a) ou en forme de losange (fig. 2b), ou d'une manière dérivée d'une de ces formes de base, par exemple en forme d'hexagone (fig. 2c) ou de trapèze (fig. 2d).

Conformément à l'invention, la couche extérieure du fil est au moins partiellement conductrice d'électricité. Selon une forme d'exécution, un polymère thermoplastique chargé de fibres de carbone est utilisé comme matériau de la couche extérieure du fil. Selon une autre forme d'exécution, la bobine est réalisée en un fil qui, immédiatement avant le bobinage, passe dans un bain de colle conductrice, telle que les colles utilisées couramment dans les circuits électroniques, par exemple pour la fixation de cristaux de quartz.

La fig. 3a montre, en coupe transversale, des parties de fil voisines après le bobinage. La fig. 3b montre ces mêmes parties de fil après un traitement de ramollissement de la couche extérieure des fils, qui remplit ainsi partiellement les espaces entre les couches d'isolation, la distance d étant la même dans les deux cas.

Une autre solution pour réaliser une bobine selon l'invention consiste à ajouter des éléments conducteurs à la couche extérieure de la bobine après l'opération de bobinage. Selon une forme d'exécution, une feuille métallique est déposée sur la surface des couches extérieures de fils de façon à rendre celle-ci électriquement conductrice.

Le fait de rendre la couche extérieure du fil conductrice permet d'obtenir deux effets qui contribuent à diminuer les tensions maximales induites dans la bobine pendant la commutation. D'une part, du fait que l'inductance d'une bobine de rotor, telle qu'elle entre en ligne de compte pour l'application de la présente invention, est très faible, par exemple d'environ 1 jxH, et est associée à une capacité également très faible, par exemple d'environ 100 pF pour le même type de bobine, une augmentation de la capacité d'environ 100 pF est suffisante pour obtenir une réduction sensible de la valeur maximale de la tension induite pendant la commutation. D'autre part, étant donné que la couche conductrice a une surface qui est sensiblement la même que celle de la bobine et est placée à moins d'environ 10 ^m du

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noyau conducteur du fil, elle permettra d'augmenter la capacité de la .bobine de plus de 100%.

En outre, la couche conductrice représente un circuit de charge couplé au circuit des arcs produits par la commutation, du fait que les pointes de tension correspondantes, à flancs raides, induisent dans cette couche des courants de Foucault. La hauteur de ces pointes de tension se trouve ainsi considérablement réduite.

Une bobine de rotor selon l'invention permet ainsi d'obtenir une durée de vie nettement plus grande du collecteur et une amélioration des propriétés électriques de la machine. Cela est particulièrement important dans le cas de petits moteurs à courant continu, étant donné leur prix de revient total et leurs domaines d'application.

Il est à noter que l'efficacité de la couche conductrice n'est pas proportionnelle à la perte d'énergie par courants de Foucault qui a lieu lors de la rotation de la bobine. En raison des inductances et des capacités très faibles des rotors sans fer, les durées des commutations sont très courtes et les énergies liées à chaque commutation sont 5 nettement plus basses que l'énergie mécanique du moteur par exemple. La couche conductrice peut par conséquent être très mince afin de réduire les pertes d'énergie lors de la rotation du rotor. Les pertes voulues lors de la commutation seront néanmoins suffisantes. Dans une forme d'exécution pratique, basée sur le micromoteur type io 26PL213P fabriqué par Portescap, les pointes de tension se produisant lors de la commutation ont pu être réduites de moitié tout en maintenant les pertes de couple inférieures à 1 % du couple utile maximum.

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1 feuille dessins

Claims

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1. Bobine de rotor cylindrique, autoportante, pour machines électriques à courant continu du type comportant un rotor sans fer, monté de façon rotative dans l'entrefer d'un circuit magnétique stationnaire, ladite bobine comportant plusieurs sections de bobines connectées en série entre elles, les extrémités de chaque section étant agencées pour pouvoir être reliées à des segments de collecteur respectifs, la bobine étant constituée par au moins une couche de fil, ce fil comportant un noyau conducteur, une couche d'isolation entourant ledit noyau et une couche extérieure en un matériau de support ayant la propriété de pouvoir être ramolli et de se solidifier par la suite, les espaces entre les parties de fil placées côte à côte étant au moins partiellement remplis de matériau de support, caractérisée en ce que la couche extérieure du fil est au moins en partie électriquement conductrice.

2. Bobine autoportante selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite couche extérieure est réalisée en un polymère thermoplastique chargé de fibres de carbone.

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REVENDICATIONS

3. Procédé de fabrication d'une bobine autoportante selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on ajoute des éléments conducteurs à la couche extérieure après le bobinage de la bobine.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on dépose une feuille métallique sur la surface de la couche extérieure du fil bobiné telle qu'elle se présente après son ramollissement.