Brevet FR2013949A1 — publié le 19700410

L'invention concerne un procédé de serrage radial des spires d'enroulements appliqués sur un support cylindrique, en particulier pour transformateurs, bobines d'inductance et appareils électricues d'induction analogues. Des enroulements de ce genre supportent, lors de courts-circuits, de très grandes contraintes du fait des efforts que les courants de court-circuit appliquent aux enroulements. Pour titre soumises à ces contraintes élevées, les spires doivent titre fixées sur leur support de manière extraordinairement forte. El is les méthodes classiques de serrage efficace de l'enroulement sur son support comportent des limites.En effet, d'une part, la faible résistance mécanique du matériau isolant, tel que papier, fibres textiles, entourant les conducteurs ne permet pas de choisir lors de l'enroulement les pressions radiales et axiales de serrage qui conviendraient aux efforts de court-circuit à attendre, d'autre part dans tout matériau isolant de cette sorte il reste une quantité d'humidité qui disparait dans un séchage au four ultérieur de l'enroulement terminé, ce qui produit un relachement supplémentaire de la pression d'enroulement. On connait par exemple un dispositif pour presser radialement et axialement l'enroulement pendant le processus de fabrication, qui presse hydrauliquement en direction axiale le conducteur de la spire venant s'enrouler, sur lesspires déjà enroulées, et qui, en direction radiale, le presse en exerçant un effort elasti- que soit sur le support d'enroulement,par exemple un cylindre isolant, soit sur la couche d'enroulement sous-jacente. Comne on l'a déjb dit, ce procédé ne peut pas être pleinement efficace car on est limité par les pressions admissibles du fait de la vulnérabilité de l'isolation des conducteurs. I1 est également connu, pour obtenir une pression radiale de serrage élevée, de freiner fortement et constamment le tambour d'alimentation en conducteur lors du processus d'enroulement. L'efficacité de ce procédé est limitée par la rigidité du conducteur, en particulier dans le cas de conducteurs torsadés. Le problème d'éviter les inconvénients des dispositifs qui viennent d'étire rappelés et cependant d'obtenir une pression d'enroulement suffisante pour répondre aux exigences décrites, est résolu suivant l'invention, en faisant passer les conducteurs après dévidement d'un tambour d'alimentation, à travers le champ ma gnbtique à haute fréquence d'un inducteur et en enroulant à la sortie de l'induc- teur, à l'état chaud, les conducteurs chauffés et, par suite, allonges, sur leur support qu'ils enserrent fortement en direction radiale, après refroidissement. On sait que la profondeur de pénétration du courant induit dans un conducteur diminue lorsque la fréquence augmente. Une réalisation rationnelle du procédé suivant l'invention consiste à choisir la fréquence de l'inducteur de manière que la profondeur de pénétration du courant d'induction produisant la chaleur dans les enroulements ne soit pas plus grande que le rayon des conducteurs si ceux-ci ont une section circulaire ou que leur demi-largeur s'ils sont rectangulaires. Le procédé suivant 1 'iavent9 on est avantageusement mis en oeuvre avec une disposition qui comporte l'inducteur et un dispositif de pressage de I'enroulement, se déplaçant à la vitesse d'avancement de l'enroulement et muni d'éléments de serrage du conducteur en cours d'enroulement, et dans laquelle l'inducteur est disposé sur l'organe du dispositif de pressage de l'enrouiement, qui tient les éléments de serrage et qui se déplace en mtme temps. On va décrire à l'aide des figures ci-jointes des exemples de réalisation de l'invention. La Fig. 1 montre le principe de réalisation d'une disposition de mise en oeuvre du procédé, la Fig. 2 le parcours du conducteur dans l'inducteurs et la Fig. 3 représente une coupe agrandie de l'inducteur avec le conducteur passant au travers. Le cylindre d'enroulement 1 de la Fig. 1 tourne dans le sens de la flèche, et les conducteurs 3 sont retirés des tambours d'approvisionnement 2. Dans l'exemple représenté, on enroule en meme temps deux conducteurs 3 qui sont guidés et serrés par un dispositif de serrage à action axiale comprenant un support 13, des galets de guidage 13' et des galets de serrage 13". L'ensemble du dispositif de serrage (13, 13', 13") se déplace à la vitesse des conducteurs 3 s'enroulant, en endirec- tion de l'avance de l'enroulage. L'inducteur est fixe sur le support 13 du dispositif de serrage de l'enroulement et disposé de manière que les conducteurs 3 le traversent et y soient chauffés avant l'enroulement sur le cylindre d'enroulement. La bobine 4 de l'inducteur est alimentée par le générateur à haute fréquence 5 entraîné par le moteur 6 et peut en titre séparée par l'interrupteur 10, La capacité 7 est dimensionnée pour compenser le courant inductif dans le cas de la chute de charge moyenne se produisant le plus souvent, tandis que la capacité additionnelle 8 est > suivant la charge, connectée ou déconnectée par l'interrupteur 9. Le réglage du courant dans l'inducteur et, par suite, le chauffage des conductueurs, est rationnellement tel que la grandeur du courant soit proportionnelle au poids de cuivre de conducteurs 3 passant dans l'inducteur par unité de temps. Mais on peut aussi avantageusement régler le courant dans l'inducteur proportionnellement à la vitesse d'enroulement. Entre le moteur d'entratnement 11 pour le cylindre d'enroulement 1 et celui ci > on dispose un accpuplement, non représenté, qui évite une mise en service en marche inverse. La source de courant 12 pour le moteur d'entratnement 11 est rationnellement actionnée par le meme interrupteur 10 que la bobine 4 de l'inducteur, pour garantir que celle-ci n'entrera en service que lorsque le processus d'enroulement aura commencé. Il est visible sur la Fig. 2 que lors de la rotation du cylindre d'enroulement 1, les conducteurs 3 sont déroulés du tambour d'approvisionnement 2 et tra versent l'inducteur 4. La température des conducteurs monte linéairement depuis la température ambiante à l'entrée dans l'inducteur 4 jusqu'à une température maximale à la sortie de l'inducteur 4. I1 est rationnel de placer l'inducteur 4 aussi près que possible du cylindre d'enroulement 1, afin que les pertes thermiques entre la sortie de l'inducteur 4 et le cylindre d'enroulement 1 soient évitées. Sur la Fig. 3, on peut voir les conducteurs torsadés 3' dans un inducteur fermé, la direction de vue coïncidant avec l'axe des conducteurs. De tels inducteurs ont le meilleur rendement, surtout si les enroulements de l'inducteur entourent étroitement le conducteur à chauffer. Le procédé suivant l'invention procure un serrage radial très fort et uniforme de l'enroulement sur son support et, par suite, une résistance aux courts-circuits améliorée. Comte les spires, par suite de leur fort serrage, ne peuvent plus sortir de leur position axiale, l'espace d'enroulement est mieux utilisé. Enfin les propriétés électriques de l'isolation sont améliorées en ce qu'il se produit,en méme temps que le chauffage des conducteurs, un préséchage du matériau isolant. REVENDICAIIONS 1 - Procédé de serrage radial des spires d'ion enroulement 41ectriaue appliqué sur un support cylindrique, en particuiir pour transformateurs, bobines d'inductance et appareils électriques d'induction analogues, caractérisé en ce que les conducteurs passent, après dévidement d'un tambour d'approvisionnement, dans le champ magnétique à haute fréquence d'un inducteur où ils sont chauffés et, par suite, allongés, et sont enroulés, après avoir quitté l'inducteur, à l'état chaud, sur leur support qu'ils enserrent fortement en direction radiale, après refroidissement. 2 - Procédé suivant la revendication 1 pour conducteurs de section circulaire, caractérisé en ce que la fréquence de l'inducteur est choisie telle que la profondeur de pénétration du courant induit provoquant l'échauffement des conducteurs n'est pas plus grande que le rayon de la rection des conducteurs. 3 - Procédé suivant la revendication 2 pour conducteurs de section rectangulai re, caractérisé en ce que la fréquence de l'inducteur est choisie telle que la profondeur de pénétration du courant induit provoquant l'échauffement des CQndUC- teurs n'est pas plus grande que la demi-largeur des conducteurs. 4 - Disposition de mise en oeuvre du procédé 'suivant les revandications 1 a 3, comportant l'inducteur et un dispositif de pressage de l'enroulement se déplaçant à la vitesse d'avancement de l'enroulement et muni d'éléments de serrage du conducteur en cours d'enroulement, caractérisée en ce que l'inducteur est disposé sur l'organe du dispositif de pressage de l'enroulement, qui tient les éléments de serrage et qui se déplace en me temps.