Brevet FR2013325A1 — publié le 19700403

L'invention concerne une bobine de ruban formée d'un ruban métallique qui est muni d'une couche isolante sur au moins une de ses faces larges, en particulier d'un ruban d'aluminium portant une couche superficielle isolante d'oxyde. L'invention concerne aussi 5 un procédé de fabrication de bobines de ruban d'aluminium. On décrira l'invention ci-après à propos d'une bobine de ruban d* aluminium, mais les principes de l'invention sont aussi applicables avantageusement à des bobines de ruban d'autres métaux, de sorte que l'invention n'est pas limitée à l'aluminium. ÎO On connaît des bobines de ruban d'aluminium formées par enrou lement d'un ruban d'aluminium muni d'une couche superficielle d'alumine. En général, on réalise la couche superficielle d'oxyde par anodisation d'un ruban d'aluminium et elle forme un excellent isolant entre les spires. On a déjà décrit aussi les nombreux avanta-15 ges des bobines de ruban d'aluminium relativement aux bobines traditionnelles de fil. La couche d'alumine formée à -la surface du ruban d'aluminium est un excellent isolant bien qu'elle soit extrêmement mince. Elle est aussi très résistante et présente une liaison intime avec l'aluminium. Elle gêne à peine la conduction de chaleur 20 de sorte que la chaleur se dissipe très bien de la bobine de ruban. Les bobines de ruban d'aluminium peuvent être utilisées dans des g,ammes de températures notablement plus élevées que les bobines traditionnelles de fil. On peut les enrouler avec un taux de remplissage de 85-99 $ et même si l'on'tient compte de la conductivité 25 de l'aluminium relativement à celle du cuivre» elles sont presque moitié plus légères que des bobines de fil de cuivre. On sait déjà aussi qu'il est possible de diviser de larges feuilles d'aluminium en petites largeurs correspondant à celle des bobines désirées, en utilisant des cisailles à roulettes ou des la-30 mes fixes. Dans les bobines de ruban d * aluminium connues, les bords latéraux du ruban d'aluminium et de la couche superficielle d'oxyde sont situés dans un même plan, perpendiculaire à l'axe de la bobine et formant les faces latérales de celle-ci. S'il est vrai que la couche superficielle d'oxyde assure un isolement excellent et suf-35 fisant entre spires, il se produit parfois, aux faces latérales de la bobine, des étincelles ou des courts-circuits entre les différentes spires. On a déjà proposé aussi de prévoir un enduit isolant ou une masse d'enrobage ou encore ttn enroulement sur les faces latérales et éventuellement aussi à la circonférence intérieure et 40 extérieure des bobines de ruban. 17324 2. 2013325 L'invention a pour but de fournir une bobine ds ruban d'aluminium qui puisse être fabriquée de façon simple et économique, les bobines fabriquées présentant en même temps une amélioration notable de leur résistance aux étincelles dans les faces latérales. En 5 outre, il doit être possible d'appliquer sur les faces latérales des bobines de ruban un revêtement de matière isolante ou une masse d'enrobage qui s'accroche très bien au corps de la bobine. Les bobines de ruban selon l'invention doivent pouvoir être fabriquées avec une qualité excellente et constante, par un procédé largement 10 automatique. Pour résoudre ce problème et d'autres problèmes qui - sont évidents pour le spécialiste, l'invention propose une bobine formée d'un ruban métallique qui est muni d'une couche isolante sur au moins une de ses faces larges, en particulier d'un ruban d'alumi-15 nium portant une couche superficielle isolante d'oxyde et daas laquelle, selon l'invention, les bords latéraux du ruban sont biseautés vers l'intérieur, de la couche superficielle isolante d'oxyde vers l'axe longitudinal du ruban. Ainsi, dans la bobine de ruban, selon l'invention, les bords 20 latéraux du ruban ne sont plus situés dans un plan commun perpendiculaire à l'axe de la bobine, mais ces bords latéraux se dirigent obliquement vers l1intérieur en partant de la couche superficielle isolante de sorte que les bords latéraux de la couche superficielle isolante sont les plus saillants latéralement entre lea spires. 25 De cette manière, on évite la possibilité d1étincelles entre spires dans les faces latérales de la bobine de ruban parce que les bords latéraux nus et conducteurs de 1''électricité des différentes spires sont en retrait par rapport aux couches intermédiaires isolantes. Pourtant, les bobines de ruban de ce genre peuvent être fabri-30 quées très économiquement par un procédé en grande série largement automatique; à cet effet, on part d'une large bande d'aluminium portant sur au moins une face 'une couche superficielle d'oxyde, on la divise en rubans au moyen de plusieurs outils de division disposés côté à côte avec un espacement égal à la largeur des bobi-35 nés désirées et les outils de division, biseautent vers l'intérieur les bords latéraux formés sur lés rubâns,: 'en allant de la couche superficielle vers l'axe longitudinal de chaque ruban,puis on enroule les rubans ainsi formés, dans un dispositif d'enroulement, pour obtenir des -bobines de ruban. • ; 40 Selon un mode d'exécution de 1'invention, les faces latérales 69 17324 3- 2013325 et éventuellement aussi la circonférence intérieure et/ou extérieure de la bobine de ruban peuvent être munies d'un revêtement de matière isolante et selon un mode d'exécution préféré, les creux formés dans les faces latérales de la bobine par le biseautage des 5 bords latéraux du ruban sont remplis de matière isolante, de sorte que la bobine présente des surfaces lisses. En détail, le procédé selon 1'invention prévoit d'utiliser comme outils de division des couteaux tournants ou des fraises, des couteaux fixes ou des outils de meulage en forme de ruban ou de 10 fil qui présentent un tranchant ou une arête de fraisage s'élargissant des deux côtés. On fait agir les outils de division sur la bande large d'aluminium par le côté opposé à la couche superficielle d'oxyde, de sorte qu'ils n'ont à couper que la bande d'aluminium elle-même tan-15 dis que la couche superficielle d'oxyde se brise alors d'élle-même. Selon un mode d'exécution préféré de l'invention, l'application de la matière isolante sur les faces latérales des bobines de ruban se fait avantageusement par électrophorèse. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention 20 apparaîtront dans la description suivante qui se réfère à l'exemple d'exécution représenté au dessin annexé sur lequel : - la Fig. 1 est une vue en coupe schématique d'une bobine de ruban selon l'invention; - la Fig. 2 est un détail agrandi de la partie XX de la Fig.1 ; 25 — la Fig. 3 est une vue correspondant à la Fig. 2 et montrant un autre mode d'exécution; et, - la Fig. 4 montre schématiquement un dispositif servant à diviser une bande large d'aluminium en rubans étroits pouvant être enroulés à l'aide d'un dispositif d'enroulement non représenté 30 pour former les bobines de ruban selon l'invention. Sur les différentes figures, pour mieux illustrer la nature de l'invention, on a représenté les différentes spires et couches d'alumine avec des dimensions exagérées. La Fig. 1 montre une bobine de ruban 10 formée par enroule-35 ment d'un ruban d'aluminium 12 qui est muni, sur une face, d'orne couche superficielle 14 d'alumine. On réalise généralement cette couche superficielle 14 par oxydation électrolytique d'une bande d'aluminium. La couche superficielle d'oxyde est liée très intimement au ruban 12, constitue un excellent isolant, résiste très h0 bien à l'attaque mécanique et chimique et conduit bien la chaleur 69 17324 4. 2013325 engendrée dans la bobine de ruban. Selon l'invention, les bords latéraux 16 du ruban d'aluminium 12 de la bobine 10 sont obliques vers- l'intérieur en partant de la couche superficielle d'oxyde 14. Ainsi, en coupe transversale, les 5 bords latéra.ux des couches superficielles d'oxydé 14 des différentes spires sont situées le plus loin vers l'extérieur tandis que les bords latéraux 16 des couches d'aluminium 12 sont en retrait vers l'intérieur. De cette manière, la possibilité de formation d'étincelle entre les spires 12, sur le côté des couches superfi-10 cielles d'oxyde 14, est diminuée notablement. C'est pourquoi, même lorsque la bobine de ruban subit une charge élevée, il ne se produit pas d'étincelles. Mais en outre, dans les faces latérales 18 de la bobine de ruban, qui sont perpendiculaires à l'axe de la bobine, il n'y a plus de parties conductrices parce que seules les 15 couches superficielles d'oxyde l4 arrivent jusqu'à ces faces latérales 18. En outre, on peut appliquer sur les faces latérales 18 de la bobine 10, mais aussi sur ses circonférences intérieure et extérieure 20, 22, un revêtement 24 de matière isolante, par exemple 20 de matière synthétique ou de vernis. Ce revêtement n'isole pas seu lement les faces latérales des spires 12 mais sert en même temps à consolider toute la bobine. Comme le montrent les Fig. 1 et 2, on peut combler entièrement de matière isolante 24 les rainures à aec tion à peu près t ri anguiaire formées par le biseautage des bords 25 latéraux 16 du ruban 12, de sorte que la bobine de ruban 10 présen te des faces latérales lisses 18. Dans la bobine selon l'invention, il suffit que le ruban métallique 12 porte une couche isolante sur une face. Mais bien entendu, pour la fabrication de la bobine de ruban 10, on peut aussi 30 utiliser des rubans d'aluminium 12' munis d'une couche superficiel le d'oxyde sur les deux faces, comme l'indique schématiquement la Fig. 3» Ici, le ruban d'aluminium 12' présente sur une face la cou che d'oxyde 14' et sur l'autre face une couche d'oxyde 26. Par ail leurs, la bobine de ruban présente les mêmes caractéristiques es-35 sentielles à l'invention en ce qui concerne le biseautage de ses bords latéraux et peut aussi être munie d'un revêtement de matière isolante ou d'une matière d'enrobage 28. A propos de la Fig. 4, on décrira un procédé préféré de fabri cation d'une bobine de ruban selon l'invention. On prend une bande 40 d'aluminium 30 de grande largeur, munie sur une face d'une couche 69 17324 5. 2013325 isolante d'oxyde 34 et à l'aide d'outils de division 36 on la coupe en rubans 32, 32', 32" dont la largeur moyenne est égale à la largeur que l'on désire donner aux bobines 10 à fabriquer. A cet effet, les outils de division 36 sont disposés de telle sorte que 5 leurs tranchants 38 présentent l'espacement mutuel désiré. Les outils de division 36 sont seulement indiqués schématiquement sur la Fig. 4. Ils peuvent avoir la forme de couteaux tournants, de fraises à grande vitesse de rotation ou de couteaux fixes, ou encore d'outils de division en forme de ruban abrasif ou de fil abrasif. 10 Bien entendu, on peut aussi utiliser d'autres outils de division dans la pratique du procédé selon l'invention, à condition que ces outils permettent d'obtenir le biseautage visé des bords latéraux 16 des rubans. Par le côté opposé à la couche superficielle d'oxyde 3^» on 15 divise la bande large d'aluminium 30 en rubans 32, 32' et 32" et après le découpage de l'aluminium non oxydé, la couche sous-jacente plus mince d'oxyde se brise d'elle-même en 42 par suite de sa dureté relative, de sorte que la couche dure d'oxyde n'use pas le tranchant de l'outil 36. Dans la représentation schématique de la Fig. 20 4, les bords latéraux obliques 16 des rubans sont engendrés par le fait que les outils de division 36 présentent des bords latéraux 40 dirigés obliquement Vers l'extérieur en partant du tranchant 38. Après la division de la bande large d'aluminium 30 en rubans 32, 32', 32", etc, ceux-ci arrivent à une machine à enrouler tradi-25 tionnelle non représentée pour être enroulée en bobines de ruban 10. Puis, de façon connue, on dispose sur les bobines les connexions nécessaires. On peut maintenant appliquer, sur les bords latéraux non isolés 16 du ruban d'aluminium 12 et éventuellement aussi sur les cir-30 conférences extérieure et intérieure de la bobine, un revêtement de matière isolante qui est indiqué en 24 sur les Fig. 1 et 2. A cet effet, selon un mode d'exécution préféré de l'invention, on u~ tilise un procédé de revêtement par électrophorèse. Bien entendu, on peut aussi appliquer d'autres procédés traditionnels de revête-35 ment, par exemple un procédé de frittage turbulent, un procédé d'enrobage, un procédé par immersion, tin procédé par enduction, etc. Ce revêtement n'assure pas seulement l'isolement des surfaces latérales de la bobine de ruban mais consolide aussi toute la bobine et lui donne des faces latérales lisses. Le profil en dents de scie 40 donné aux faces latérales de la bobine de ruban et nettement visi 69 17324 6. 2013325 ble sur les Fig. 1, 2 et 3 favorise aussi un ancrage intime de la matière de revêtement 24 dans la bobine 10. Un autre avantage du revêtement par électrophorèse est qu'il améliore en même temps les défauts éventuels de la couche d'oxyde. 5 Grâce au procédé décrit, on peut fabriquer des bobines qui ne pouvaient pas être fabriquées par les procédés antérieurs pour des raisons techniques. Le procédé est extrêmement économique et on peut le pratiquer de façon largement automatique. La bobine de ruban selon l'invention peut être utilisée dans des domaines qui, ÎO antérieurement, étaient réservés aux bobines de fil pour des raisons techniques. 69 17324 7- 2013325 - REVENDICATIONS. - 1 - Une bobine de ruban formée d'un ruban métallique qui est muni d'une couche isolante sur au moins une de ses faces larges, en particulier d'un ruban d'aluminium portant une couche superfi- 5 cielle isolante d'oxyde, caractérisée en ce que les bords latéraux du ruban sont biseautés vers l'intérieur, de la couche superficielle isolante d'oxyde vers l'axe longitudinal du ruban. 2 - Une bobine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les faces latérales et éventuellement aussi la circonférence 10 intérieure et/ou extérieure de la bobine de ruban sont momies d'un revêtement de matière isolante. 3 - Une bobine suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les creux formés dans les faces latérales de la bobine par le biseautage des bords latéraux du ruban sont remplis de matière 15 isolante. 4 - Un procédé de fabrication de bobines de ruban d'aluminium suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on divise en rubans une large bande d'aluminium portant sur au moins une face une couche superficielle d'oxyde, au moyen de plusieurs outils de di- 20 vision disposés côte à côte avec un espacement égal à la largeur des bobines désirées, les outils de division biseautant vers l'intérieur les bords latéraux formés sur les rubans, en allant de la couche superficielle vers l'axe longitudinal de chaque ruban, et ensuite on enroule les rubans ainsi formés, dans un dispositif d'- 25 enroulement, pour obtenir des bobines de ruban. 5 - Un procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'on utilise comme outils de division des couteaux tournants ou des fraises, des couteaux fixes ou des outils de meulage en forme de ruban ou de fil qui présentent un tranchant ou une arête de 30 fraisage s'élargissant des deux côtés. 6 - Un procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'on fait agir les outils de division sur une bande large d'aluminium par le côté opposé à la couche superficielle d'oxyde. 7 - Un procédé suivant l'une quelconque des revendications 4 35 à. 6, caractérisé en ce qu'après le processus d'enroulement, on applique oine matière isolante sur les faces latérales et éventuellement sur la circonférence intérieure et/ou extérieure de la bobine de ruban. 8 - Un procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce 40 qu'on applique la matière isolante par revêtement électrophoréti- que.