Brevet FR2080733A1 — publié le 19711119

La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'une bobine comprenant plusieurs spires d'un conducteur isolé, laquelle bobine est munie d'au moins une couche de matériau isolant entourant la totalité des spires, par exemple d'une isola-. 5 tion à haute tension pouvant résister sans perforation à une tension de 2.000 Volts. vII est connu, pour isoler un conducteur, d'utiliser en lieu et place d'un ruban isolant enroulé, un tube isolant rétreint, ce qui permet d'obtenir une isolation du conducteur qui est absolu-10 ment étanche et d'un seul tenant. Par tube de rétreinte, on entend en général un tube en un matériau isolant qui offre la propriété de subir, après un bref réchauffement, une forte contraction radiale, se traduisant par exemple par une réduction de 50 % du diamètre intérieur. Il existe des tubes de rétreinte qui sont fabriqués jcj dans des isolants de haute qualité, par exemple en caoutchouc de silicone. Dans la fabrication des bobines fermées à haute tension, il est usuel de prévoir, en plus de l'isolation individuelle des conducteurs, une couche isolante commune qui entoure la bobine. 20 Lorsque l'on applique une couche isolante sur une bobine fermée, il est usuel d'enrouler du ruban isolant avec un certain recouvrement sur la section de la bobine. Même si l'on utilise du ruban à retrait (qui se raccourcit au réchauffement) constitué par exemple en caoutchouc de silicone, il est difficile d'éviter les 25 inclusions d'air entre les couches ou les spires de ruban isolant et pour obtenir une isolation à haute tension de qualité élevée, il faut user, avec ce procédé,de grandes précautions concernant l'uniformité et la compacité de l'isolation. On rencontre également les mêmes inconvénients dans le cas d'une isolation par un matériau en 20 feuille qui est placé autour de la bobine et qui est ensuite fixé sur ladite bobine au moyen d'un ruban enroulé, comme cela est décrit par exemple dans le brevet allemand 1.221.358. L'invention est caractérisée en ce que cette couche isolante globale est réalisée à partir d'un tube de rétreinte en un maté-y- riau isolant, par exemple en caoutchouc de silicone, ledit tube étant introduit à l'état dilaté sur l'une des extrémités du conducteur, ce après quoi on a un déplacement relatif continu entre le * conducteur et le tube sur la totalité de la longueur de conducteur correspondant à la somme des longueurs des diverses spires de la 40 bobine, ledit tube étant tiré sur le conducteur chaque fois qu'une 71 06295 °2° 2080733 longueur de spire est passée, et ledit tube étant finalement ré-treint de façon' à exercer une presëion sur le faisceau de conducteur contenu à-l'intérieur. Selon un autre mode possible de réalisation de l'inven-5 tion, on utilise au moment de "l'enroulement de la bobine un procédé particulier. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, on utilise un tube de rétreinte ondulé, presque en forme de soufflet, avec le résultat que le traitement thermique conduisant à la rétreinte entraîne également un allongement appréciable du tube 20 de rétreinte. Cëlâ' est avantageux dans la mesure où les "phases de la fabrication qui précèdent le réchauffement sont d'autant plus faciles à accomplir que le tube de rétreinte est plus court. On obtient d'ores et déjà une plus grande facilité lorsque l'allongement procuré par le réchauffement ne dépasse pas J>0 %>. 15 II s'est toutefois avéré que l'on peut atteindre sans difficulté un allongement supérieur à 100 #. Une grande possibilité d'allongement est particulièrement intéressante lorsque la totalité de la bobine ou la plus grande partie d'entre elle (par exemple 90 %) doit être recouverte d'un tube de rétreinte. Dans ce cas, on 20 préfère un seul et unique morceau de tube de rétreinte pour la totalité de la bobine. Si l'on provoque la rétreinte de l'une des extrémités du tube en superposition sur l'autre extrémité, on obtient finalement une gaine étanche continue autour de la bobine, cela tout particulièrement lorsque le tube de rétreinte est muni 25 au départ d'un orifice ou d'orifices pour le passage des conducteurs de connexion de la bobine. Si cette protection n'a pas été prise à l'avance, on peut pratiquer en des lieux appropriés des trous adéquats que l'on scellera ensuite avec une matière plastique durcissante ou autre matière analogue. On peut aussi prévoir un tube spécial de traversée, par exemple en matière plastique qui est munie d'une collerette d'étanchéité se plaçant à l'intérieur du tube de rétreinte. Dans certains cas, la bobine peut être englobée dans plusieurs tubes ou fragments de tubes qui sont disposés les uns à la suite des autres et qui, initialement, lorsqu'ils 25 sont distendus, sont superposés avec un recouvrement essentiellement égal à 100 fo. Tout particulièrement dans le cas où la bobine doit être isolée pour des tensions relativement élevées, par exemple de 3 à 10 kV, il est important d'éviter les inclusions d'air entre le tube de rétreinte et le faisceau de conducteurs. Dans certains 71 06295 . 2080733 cas, il peut suffire de réaliser une couche isolante en un matériau solide plastique, par exemple en caoutchouc mou, entre le faisceau de conducteurs et le tube de rétreinte. Toutefois, on obtient une meilleure assurance à l'encontre deis inclusions d'air si l'on 5 utilise, en lieu et place de cette matière solide, un matériau isolant plus ou moins liquide, tout au moins lorsqu'il est chaud. Plus particulièrement dans le cas où l'on utilise un tel matériau isolant liquide, il est avantageux de conduire l'opération de réchauffement provoquant la rétreinte du tube dans des condi-10 tions particulières, et cela de telle sorte que les parties du tube de rétreinte qui se succèdent les unes aux autres selon la direction longitudinale dudit tube soient réchauffées en séquences jusqu'à la rétreinte complète. Lorsque la matière isolante précitée qui se présente par exemple sous la forme d'une pâte visqueuse ( out au 15 moins au début du traitement thermique) est mise en place à i ^.ison d'un certain volume par unité de longueur de la circonférence s la bobine qui est supérieure au volume calculé pour la bobin-: y \ -née, le réchauffement progressif se traduit par tin bourrelet de matériau isolant en cours d'écoulement qui est chassé en avant à 20 partir de la zone de rétreinte, grâce à quoi on évite toute inclusion d'air. Le matériau isolant est amené immédiatement avant le début de l'opération de réchauffement, ou bien au contraire à un stade relativement précoce. C'est ainsi que le faisceau de conducteur ou bien le tube de rétreinte peuvent être revêtus d'une 25 matière plastique durcissante qui ne se solidifie qu certain temps après l'application pour ne refondre et ne se durcir définitivement qu'au moment du traitement thermique. En pratiquant le réchauffement au moyen d'une zone Ce réchauffement qui est déplacée progressivement le long de la bobine, 20 on obtient encore l'avantage d'être certain d'un étirement correct du tube de rétreinte selon la direction longitudinale, ce qui est particulièrement important lorsque l'on emploie un tube de rétreinte ondulé. Dans les cas de ce genre, il est souvent justifié d'exercer au moment du chauffage un certain effort de traction sur 25 le tube de rétreinte lui-même. L'invention sera décrite ci-après de façon plus détaillée en se référant aux dessins ci-annexés, lesquels sont fournis à titre purement illustratif et non limitatif et dans lesquels : La figure 1 montre la mise en oeuvre d'un premier procédé 40 selon l'invention. bad original 71 06295 / o 1,0 2080733 Les figures la et lb montrent deux variantes possibles de'réalisation de la section de bobine selon la ligne A-A de la figure 1. La figure 2 montre un autre procédé selon l'invention. 5 La figure 3 est un dispositif pour le réchauffement d'un tube de rétreinte qui est placé sur une bobine. ' \La figure 4 est une vue en coupe d'un coté de bobine dans le cas où l'on a une couche de caoutchouc mou entre le faisceau de conducteurs et le tube de rétreinte.. XO Dans la figure 1, on a en 1 un conducteur isolé de sec tion circulaire ou rectangulaire; L'une des extrémités du conducteur peut être fixée sur le noyau de bobine 2 au point P, dans le fond d'une rainure en L ménagée à la périphérie. Le noyau de bobine 2 comprend une partie amovible 3 et il peut tourner sous 15 l'action d'un certain nombre de galets d'entraînement 4 qui sont par exemple constitués en caoutchouc. Un tube de rétreinte 5 est fixé en un point donné par deux organes 6 et 7 de maintien du tube. En 25 se trouve un organe de traction, grâce auquel le conducteur est serré sur le noyau de bobine 2 au moment de l'enroulement; 20 Selon un mode possible de réalisation de l'invention, mis en oeuvre avec le dispositif qui est montré par la figure 1, on commence par ouvrir le noyau circulaire de bobine 2 en enlevant la"~partie mobile 3. Le tube de rétreinte est alors enfilé sur le noyau de bobine 2 et il est pincé entre les mâchoires d'immobilisa-25 tion 6 et 7. L'élément mobile 3 du noyau de bobine est remis en place et le conducteur 1 est accroché par l'une de ses extrémités au point P, ce après quoi le noyau de bobine 2 est mis en rotation 1 et le conducteur 1 est enroulé sur le noyau de bobine 2. Lorsque l'on atteint le nombre voulu de spires, la partie mobile du noyau 20 3 ainsi que les pièces de guidage 8 qui ont été disposées au moment de l'enroulement parallèlement au flasque 9, sont enlevées. Il est dorénavant aisé de séparer le noyau d'enroulement 2 de la bobine et du tube de rétreinte. Dans certains cas, par exemple lorsque la bobine terminée 25 doit avoir un faible rayon de courbure, ainsi qu'il en va par exemple pour une bobine rectangulaire ayant des angles relativement vifs, il peut s'avérer rationnel de commencer par conférer à la bobine une forme différente, par exemple une forme circulaire, et de met^ tre en place le tube de rétreinte à l'état initial. Si la circon-2j.q férence de la bobine est exactement aussi importante que celle du 71 06295 o c o 2080733 produit fini recherché, on procède à des manoeuvres de traction et/ou de compression selon la direction radiale, grâce à quoi la bobine est amenée à la forme définitive voulue. Ensuite, le tube ou les tubes de rétreinte sont amenés dans la position voulue et ^ sont soumis au traitement thermique qui est nécessaire en vue d'obtenir la rétreinte. ,, Dans le cas de la figure 2, on a en 20 une bobine qui est réalisée à partir d'un conducteur isolé 21. La bobine est munie én deux emplacements différents de sa circonférence d'une 20 couche isolante, cela en enfilant deux tubes de rétreinte 22 et 23 sur la même extrémité et en guidant ceux-ci sur la totalité de la longueur de conducteur. Chaque fois qu'une longueur de conducteur égale à la longueur d'une spire est passée dans le tube de rétreinte, l'extrémité du conducteur est à nouveau tirée au travers du 25 tube. La figure 3 montre une bobine 30 selon l'invention, à un stade intermédiaire de l'opération finale de rétreinte du tube isolant. Une partie du tube de rétreinte 35b entoure étroitement le faisceau da conducteur qui comprend plusieurs spires 32, alors 20 que le reste du tube de rétreinte 35a n'a pas encore subi le traitement thermique de rétreinte. Le tube de rétreinte est ondulé et après l'achèvement du traitement thermique, il doit recouvrir l'intégralité de la bobine. Le réchauffement est assuré au moyen d'une bague creuse 33 avec un orifice d'entrée 34, et des orifices de sor-25 tie de l'air chaud 36 qui sont orientés radialement vers l'intérieur. La bague 33 est amenée à défiler sur la circonférence de la bobine à vitesse essentiellement constante. Un matériau isolant visqueux a été placé dans l'espace qui subsiste entre le tube de rétreinte et la bobine, cela avant le début du traitement thermique, et en 20 une quantité telle qu'un bourrelet 37 de matériau isolant soit repoussé en avant de la zone de réchauffement. Dans certains cas, il est possible de réduire le temps qui est nécessaire pour le traitement thermique en utilisant, en lieu et place du système de réchauffage montré sur la figure 3, une étroite zone d'air chaud qui entoure la totalité de la largeur de PO la bobine, et en plaçant ladite bobine dans ladite zone de telle sorte que ce soit la partie centrale du tube de rétreinte qui subisse le traitement thermique en premier lieu et qu'à partir de là, deux zones de rétreinte se déplacent progressivement vers les deux 40 extrémités du tube de rétreinte. 71 06295 °6° 2080733 Dans la figure 4 on peut voir en 45 un tube de rétreinte ayant subi l'opération thermique de retrait et dans lequel on a placé initialement une couche 44 de caoutchouc relativement mou, ledit tube de rétreinte entourant un faisceau de conducteurs 4l, 5 chacun de ces conducteurs appartenant à une spire d'une bobine obtenue par le procédé qui a été décrit en se référant à la figure 1. Un procédé selon- l'invention peut être utilisé pour la fabrication de bobines destinées à des applications diverses rele-10 vant de la technique dés courants forts, par exemple des bobines de transformatèur, des bobines d'excitation pour les machines synchrones, ainsi que les bobines statoriques et rotoriques pour les machines à courant continu et les machines asynchrones. Ainsi qu'on l'a dit plus haut, la rétreinte peut être 15 pratiquée par réchauffement de tubes de rétreinte qui sont en eux-mêmes antérieurement connus et qui se trouvent dans le commerce. Théoriquement, on pourrait se représenter des tubes de rétreinte fonctionnant selon d'autres principes physiques, et réalisés par exemple sous la forme d'un tuyau rigide à paroi mince en 20 combinaison avec un tube de caoutchouc élastique fortement déformé, auquel cas la rétreinte aurait lieu par déformation du tuyau rigide. Lorsqu'il s'agit par exemple d'un tuyau en verre trempé, la déformation peut avoir, lieu par des moyens mécaniques. Si ce tuyau est en matière plastique dure, il est possible de le ramol-25 lir avec une solution adéquate. L,'utilisation de tels tubes de rétreinte appartient également au cadre de l'invention. 71 06295 2080733 REVENDICATIONS 1° Procédé de fabrication d'une bobine 20 comprenant plusieurs spires d'un conduxteur isolé 1, 21 qui est muni d'une couche au moins de matériau isolant entourant la totalité de l'enroulement, caractérisé en ce qu'une telle couche est réalisée 5 au moyen d'un tube de rétreinte 5 en matériau isolant, par exemple en caoutchouc de silicone et en ce que ledit tube est enfilé sous sa forme initiale distendue sur l'une des extrémités du conducteur, ce après quoi on opère un déplacement relatif et continu entre ledit conducteur et ledit tube sur une longueur du 20 conducteur qui correspond à la somme des longueurs des différentes spires de la bobine, ledit tube repassant autour de l'extrémité du conducteur, chaque fois qu'a été parcourue la longueur d'une .spire, ce après quoi le tube est finalement rétreint, r •; telle sorte qu'il exerce-une pression sur le faisceau de condv- ~ 15 teurs qu'il contient. 2° Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube de rétreinte 5 est étiré autour d'un noyau de bobine 2. se trouvant dans un plan qui est munie à cette fin d'une ouverture, ce après quoi l'extrémité précitée du conducteur est accrochée 20 au noyau de bobine, ledit noyau de bobine étant alors entraîné selon un mouvement de rotation dans ledit plan de telle sorte que ledit conducteur est enroulé plusieurs fois sur le neyau, la liberté de mouvement du tube de rétreinte dans ledit plan evant au moins partiellement limitée, ce après quoi le tube de rétreinte 25 est séparé du noyau de bobine, cela en le déplaçant autour du faisceau de conducteurs et en le faisant par l'ouverture précitée, la bobine et le tube de rétreinte qui l'entourent étant alors dégagés du noyau de bobine. 3° Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 20 que le conducteur 21 en question est tout d'abord bobiné, de façon à constituer le nombre voulu de spires de bobines, ce après quoi a lieu le mouvement relatif voulu entre le tube de rétreinte 22 et le conducteur. 4° Procédé selon l'une quelconque des revendications 25 1 à 3, caractérisé en ce que l'on utilise un tube de rétreinte qui est ondulé lorsqu'il est dans son état initial distendu, grâce à quoi le lissage des ondulations qui intervient au moment de bad original 71 06295" 7 °8° 2080733 l'opération de rétreinte se traduit par un allongement dudit tube. 5° Procédé selon l'uné quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la rétreinte finale du tube 5 de rétreinte est obtenue par une intervention progressive sur les différentes parties du tube qui sont échelonnées les unes à la suite des autres selon la direction longitudinale dudit tube. 6° Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une couche de matériau isolant 10.* plastique est placée entre la bobine et le tube de rétreinte avant de procéder à l'opération de rétreinte. 7° Procédé selon l'une quelconque des revendications . 1 à 5, caractérisé en ce qu'est introduit dans le tube de rétreinte, avant l'opération de rétreinte, un matériau isolant qui est 15 liquide à une température égale ou inférieure*à la température maximale atteinte par ledit tube pendant l'opération de rétreinte. 8° Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau isolant liquide est admis dans une partie déjà rétreinte du tube de rétreinte en une quantité par unité de lon-20 gueur de la bobine qui est supérieure à la quantité calculée pour la bobine terminée, grâce à quoi la répartition ultime de ce matériau isolant a lieu selon la circonférence de la bobine, du fait de la rétreinte progressive du tube de rétreinte. 9° Procédé selon l'une quelconque des revendications 25 précédentes, caractérisé en ce que le tube .de rétreinte est disposé de telle sorte qu'il représente à l'état rétreint au moins 90 % de la circonférence de la bobine. 10° Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que plusieurs parties de bobines sont isolées par 30 un nombre voulu de tubes de rétreinte qui sont disposés selon la circonférence de la bobine, les parties de bobine se trouvant aux deux extrémités de plusieurs tubes de rétreinte étant entourées uniquement par du matériau isolant autre. 11° Procédé selon l'une quelconque des revendications 35 1 à 8, caractérisé en ce que plusieurs tronçons de tubes de rétreinte sont mis en place initialement à l'état distendu, avec un grand recouvrement entre eux, se recouvrement étant notablement réduit avant qu'ait lieu la rétreinte finale.