Brevet FR2160276A1 — publié le 19730629

L'invention concerne l'équipement technologique utilisé pour la construction des transformateurs et concerne plus préci sément les dispositifs pour le bobinage d'enroulements ininter rompus ou continus avec des sections de bobinage à ordre inverse de pose de spires, par exemple pour les transformateurs de puis sance et pour les réactances. Dans ce qui suit on appellera "section à ordre inverse de pose de spires une section de bobinage, dont l'enroulement est réalisé en allant de la spire extérieure vers la spire intérieure. On connaît un dispositif pour le bobinage d'enroulements avec des sections à ordre inverse de pose de spires, comportant un mandrin pour l'enroulement des-sections réalisé sous la forme de galets, qui servent d'éléments d'appui au conducteur bobiné, qui sont placés sur une circonférence coaxiale avec un mandrin, et qui possèdent des éléments d'appui fixes pour les sections de bobinage enroulées en allant du diamètre intérieur vers le dia mètre extérieur, et pour la pose du conducteur en hauteur de la section il comporte un accessoire réalisé sous la forme d'un ga let à commande individuelle, qui est monté perpendiculaire aux galets d'appui, au-dessus d'eux. Le mandrin d'enroulement avec des éléments d'appui fixes est doté d'une commande pour sa rotation. Les galets d'appui ne peuvent pas se déplacer sur la cir conférence, mais chacun d'eux peut tourner librement autour de son axe propre et lors du bobinage le conducteur "roule" sur eux. Le conducteur eat amené dans la zone des galets d'appui sous un certain angle. La position horizontale du conducteur dans la section est assurée à l'aide d'un galet de guidage actionné par une commande individuelle et assurant le changement du sens d'avance du conducteur et dans une certaine mesure l'avance même. Le dispositif fonctionne de la façon suivante:la section de bobinage réalisée en allant du diamètre intérieur vers le dia mètre extérieur est enroulée sur un mandrin avec des éléments d'appui fixes, le conducteur étant tendu, puis on réalise la tran sition avec la section enroulée en allant du diamètre extérieur vers le diamètre intérieur, on pose des cales d'espacement et en faisant avancer sous pression le conducteur dans la zone des ga lets d'appui disposés sur la circonférence, c'est-à-dire sur le diamètre intérieur de la circonférence donnée, on procède au bo binage des sections en allant du diamètre extérieur vers le dia mètre extérieur vers le diamètre intérieur. Alors le support diamétral de la première spire (extérieure) est constitué par les galets d'appui, tandis que les spires suivantes sont appuyées sur les spires préalablement enroulées. Les inconvénients d'un tel dispositif sont les suivants. D'abord, la section à ordre inverse de pose de spires est bobinée en avançant le conducteur vers le mandrin sous pression. Ceci nuit à la qualité du bobinage de la section à ordre inverse de pose de spires, car l'absence de tension du conducteur n'assure pas l'adhésion jointive des spires et il reste des interstices entre elles. Ce dispositif ne permet pas le bobinage d'un fil plat de faible épaisseur, car il le déforme.D'autre part, il nécessite obligatoirement l'utilisation d'un mandrin avec des éléments d'appui fixes pour le bobinage des sections en allant du diamètre intérieur vers le diamètre extérieur et des opérations supplémentaires pour resserrer les spires de la section à ordre inverse de pose de spires, d'autre part il peut y avoir une déformation du conducteur, qui est avancé vers le mandrin sous pression, ce qui exclut l'utilisation de grandes vitesses de rotation du mandrin lors du bobinage de l'enroulement. Ces inconvénients se font particulièrement sentir lorsqu'on bobine des enroulements de fort diamètre, quand le conducteur possède une faible courbure en sortant du dispositif de guidage. Or les conditions d'exploitation de ces enroulements dans les transformateurs à grande puissance exigent une très haute qualité de bobinage et un serrage jointif convenable des spires voisines et de la section entière. La faible résistance à la flexion longitudinale du fil de bobinage exclut la création d'une forte pression dans l'axe du conducteur et, par conséquent, on ne peut pas satisfaire aux exigences mentionnées. Par ailleurs, le passage au cours du bobinage du régime de traction du fil au régime de compression de ce dernier rend compliquée la technologie de fabrication des enroulements. Les inconvénients indiqués empêchent une utilisation plus large du dispositif décrit et la plupart des firmes spécialisées dans la construction des transformateurs ont adopté une technologie qui prévoit la réalisation à la main des sections à ordre inverse de pose de spires. La présente invention a pour but de mettre au point un dis positif pour le bobinage mécanisé des enroulements continus de n' importe quel diamètre avec des sections à ordre inverse de pose de spires et des sections bobinées en allant du diamètre intérieur vers le diamètre extérieur, avec une tension constante du conducteur. Un autre but de l'invention est d'obtenir une adhérence jointive des spires voisines et de toute la section lors du bobinage avec des sections continues. Un autre but de l'invention est de mettre au point un dispositif pour le bobinage des enroulements continus avec des sections à ordre inverse de pose de spires, dont les éléments d'appui sous le fil enroulé sont communs pour les spires des sections bobinées en allant du diamètre intérieur vers le diamètre extérieur, etpour les spires des sections à ordre inverse de pose de spires, et dans les deux cas les éléments d'appui indiqués se situent à l'intérieur de la spire, et non sur son diamètre extérieur. Les buts proposés sont atteints par le fait que dans le dispositif proposé pour le bobinage des enroulements continus avec des sections à ordre inverse de pose de spires, comportant des éléments d'appui avec leurs commandes qui sont utilisés comme mandrin au cours du bobinage des sections et un dispositif pour la pose des conducteurs sur la hauteur d'une section à ordre inverse de pose de spires lors du bobinage de ses spires, selon l'invention, le dispositif comporte un support rotatif portant les éléments d'appui mentionnés, disposés sur lui suivant une circonférence, et une commande assurant un mouvement de va-etvient pas à pas des éléments d'appui dans le sens radial. Il est avantageux de doter d'une commande chaque élément d'appui mobile radialement. Le dispositif selon l'invention. peut être doté d'un mandrin de bobinage portant des éléments d'appui fixes reliés mécaniquement au support rotatif et au mandrin de bobinage, le support rotatif, de même que le mandrin de bobinage avec des éléments d'appui fixes, peuvent être dotés de commandes, reliées cinématiquement entre elles pour assurer la rotation en synchronisme des mandrins avec des éléments fixes et des éléments d'appui à mouvement radial. Le dispositif proprosé pour le bobinage d'enroulement continus avec des sections à ordre inverse de pose de spires est simple au point de vue construction, commode en exploitation, assure une haute qualité des enroulements bobinés, un rendement de bobinage élevé et permet de réaliser le bobinage des sections à ordre inverse de pose de spires en utilisant un mandrin avec des éléments d'appui fixes, ou sans mandrin. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description qui va suivre de l'invention expliquant la construction et le fonctionnement du dispositif et dans laquelle outre le mode d'exécution principal du dispositif avec un mandrin doté d'éléments d'appui mobiles radialement, il est décrit une variante possible d'utilisation du dispositif avec deux mandrins dont les éléments d'appui de l'un d'eux sont fixes.La description est faite en se référant aux dessins donnés en annexe qui représentent la Fig. 1 une coupe transversale d'un mode d'exécution du dispositif selon l'invention; la Fig. 2, une vue du dispositif en plan avec un arrachement partiel et une coupe; la Fig. 3 , une vue suivant la flèche A de la Fig. 2 expliquant la disposition réciproque du dispositiftour la pose du conducteur, d'une spire enroulée et du conducteur qui entre; les Fig. 4,5,6, des sections du dispositif représenté sur la Fig. 2, à l'endroit de la pose du conducteur, selon les lignes IV-IV, V-V, VI-VI;; les Fig. 7,8,9,10, un schéma de fonctionnement des éléments d'appui mobiles radialement du dispositif, expliquant la séquence des opérations de pose de spires d'une section à ordre inverse de pose de spires, la Fig. 11, un schéma de bobinage des sections en allant du diamètre intérieur vers le diamètre extérieur sur les mêmes éléments d'appui du dispositif, lorsque l'enroulement est bobiné sans utilisation d'un mandrin de bobinage, la Fig. 12 , la position des éléments d'appui au commencement du bobinage de la seconde spire à partir du diamètre extérieur d'une section à ordre inverse de pose de spires. Le dispositif représente un mandrin,qui se compose des éléments d'appui 1,2,3.. .12 (Fig. 1) placés sur le diamètre voulu D (Fig. 2) d'un support rotatif 13. Il faut remarquer que le nombre d'éléments d'appui égal à douze est donné à titre d'exemple et peut être quelconque. Tous les éléments d'appui du dispo sitif sont identiques et leur désignation par les références 1 à 12 est justifiée par l'explication des schémas des Fig. 7,8,9,10. Les éléments d'appui 1 à 12, sont montés au moyen de tiges 14 sur des commandes 15. Les commandes 15 sont fixées sur le support rotatif 13 et en fonctionnant selon un programme défini réalisent les fonctions suivantes a) elles déplacent périodiquement les éléments d'appui 1 a 12 dans le sens radial vers l'axe de bobinage, d'une grandeur supérieure a ltépaisseur du fil au commencement de la zone de pose du fil indiquée par la flèche B sur les Fig. 7,8,9,10. b) elles serrent le conducteur posé contre la spire extérieure avec un effort déterminé dans le sens indiqué par une flèche, après sa sortie de la zone de pose/3. Comme commande 15 on peut utiliser par exemple un cylindre hydraulique, réalisant les fonctions indiquées plus haut selon J' un programme défini. Les dispositifs de programmation assurant l'enclenchement des éléments de commande sont inclus dans un schéma commun connu dans son principe et ne font pas partie de la présente invention et de sa description. Le support rotatif 13 avec tous les ensembles qui se trouvent sur lui est monté sur des galets 16 (Fig. 1) portés par des montants 17. Les montants 17 sont répartis de façon uniforme sur une circonférence. A l'aide d'une commande 18 et d'une transmission 19 le support tourne en synchronisme avec un mandrin de bobinage 20, qui est fixé sur un plateau 21 de la machine de bobinage. La rotation du support 13 peut être réalisée également en raccordant rigidement eelui-ci au mandrin de bobinage 20 ou bien au plateau 21. Sgus le support rotatif se trouve l'ensemble depose du conducteur, qui se compose d'un dispositif de pose de conducteur 22 (FIg. 2), relié par une tige 23 à un mécanisme d'avance 24. Le mécanisme d'avance 24 est relié rigidement à la fondation au moyen d'un montant 25 (Fig. 1) et il est prévu pour réaliser les fonctions suivantes: - avance périodique du dispositif de pose de conducteur 22 dans le sens radial vers l'axe de bobinage d'une grandeur au moins égale à l'épaisseur du fil, après un ou plusieurs tours du support rotatif 13, - fixation rigide du dispositif de pose de conducteur 22 en position déplacée pour la durée d'un ou de plusieurs tours du support rotatif 13. Comme mécanisme 24 on peut utiliser, par exemple, un cylindre hydraulique, branché dans le schéma général des commandes des éléments d'appui et réalisant les fonctions indiquées selon un programme déterminé. Sur la Fig. 3, représentant une vue selon la flache A (Fig. 2), on voit que lasurface H du dispositif de pose de conducteur 22 dirige le conducteur, qui arrive en 26 sous un anglet par rapport au plan du disque de la section bobinée et passe progressivement au plan parallèle au plan J-J. Sur les Fig. 2 et 12 on voit que les éléments d'appui 1 à 12 sont disposés de telle manière qu'ils puissent pénétrer entre les entretoises en carton 27 de l'enroulement et les garnitures d'espacement 28 fixées sur elles. L'épaisseur-des éléments d'appui 1 à 12 est inférieure à l'épaisseur de l'entretoise 27 pour que les éléments d'appui au cours de l'enroulement de la dernière spire d'une section à ordre inverse de pose de spires puissent se placer dans l'espace formé par la dernière spire et la surface du mandrin de bobinage 20 avec un certain jeu, nécessaire pour pouvoir sortir les éléments d'appui des sections de bobinage. Les ensembles 15 avec les éléments d'appui 1 à 12 peuvent être réglés sur le support rotatif i3 pour un diamètre déterminé de l'enroulement à bobiner, le diamètre des éléments d'appui étant déterminé par le diamètre extérieur de la section moins deux épaisseurs du fil. Le mécanisme 24 est réglé de la même façon pour que la surface du dispositif de pose de fil 22 occupe la même position sur le diamètre de la section ou soit disposée à une distance un peu inférieure par rapport au centre du bobinage. Le dispositif fonctionne de la façon suivante. On réalise le passage du fil 26 sur les éléments d'appui 1 à 12 à partir de la section voisine enroulée à partir du diamètre intérieur vers le diamètre extérieur. Le fil avancé 26 est dirigé vers la surface H du dispositif de pose de fil 22 sous un certain angle par rapport au plan de bobinage, l'amenée du fil selon la tangente des éléments d'appui commençant au point M (Fig. 2), dont la position sur l'arc de diamètre D est telle qu'est assuré un interstice défini entre le plan-de bobinage et l'extrémité du fil amené. Le plateau tournant 21de la machine à bobiner avec le mandrin de bobinage monté sur lui est entraîné en synchronisme, dans le sens de la flèche K (Fig. 2), avec le support 13 et avec tous les ensembles fixés sur lui. Sur les éléments d'appui 1 à 12, commence alors à s'enrouler comme sur un mandrin de bobinage, la première spire d'une section à ordre inverse de pose de spires. Le conducteur amené stenrDule en subissant une tension sur les éléments d'appui et glisse par rapport à la surface H du dispositif de pose de fil 22 qui place le fil dans le plan de bobinage. Avant que le fil de transition venant de la section voisine, qui constitue le commencement de la première spire, accomplisse une révolution complète et arrive au point E (Fig. 3) où il rencontre l'extrémité du fil amené, le programme commande le travail des ensembles 15, qui sont raccordés aux éléments d'appui 1 et 2 se trouvant dans la zone &commat; (Fig. 7) et ces deux éléments d'appui se déplacent vers l'axe de bobinage d'une grandeur dépassant l'épaisseur du fil posé. Avec eux se déplace le fil amené car il est tendu.Simultanément avec les éltEenfF d'appui 1 et 2 le dispositif de pose de fil 22 se déplace dans le même sens d'une grandeur égale ou supérieure à l'épaisseur des fils sous l'action de l'ensemble 24 qui a reçu une commande selon le programme. Le dispositif de pose de fil 22, qui s'est déplacé de la grandeur indiquée, est fixé rigidement en cette position. Ainsi, sous le commencement de la première spire dans la zone i se forme un espace, où lors de la rotation ultérieure du dispositif de bobinage le dispositif de pose de fil 22 guide le fil 26 en commençant à former la seconde spire intérieure. Cette pose consécutive du fil est représentée sur les figures 4,5,6 respectivement par les coupes IV- IV, V-V, VI-VI. Lors de la rotation ultérieure du dispositif tous les éléments d'appui, en arrivant dans la zone de pose , tout comme les éléments d'appui 1 et 2, se déplacent consécutivement de la même distance, conformément au programme. Ceci est mis en évidence par les figures 8,9,10, qui représentent la pose consécutive de la seconde spire sous la première. Après avoir passé la zone p , les éléments d'appui, sous la commande du programme, agissant par exemple sur le système de valves de ensemble 15, commencent avec un effort déterminé, dirigé dans le sens de la flèche L à pousser le fil posé vers la spire extérieure, qui sert maintenant d'appui (Fig. 7,8,9), en réalisant ainsi le serrage de la spire posée. Après avoir accompli un second tour tous les éléments d'appui se déplacent vers le centre de l'enroulement bobiné d'une épaisseur de fil et l'espace libéré est occupé par la seconde spire. Sur la Fig. 10 est représenté le commencement du bobinage de la troisième spire. Alors de nouveau les éléments d'appui 1 et 2, en entrant dans la zone , , se déplacent vers le centre de bobinage, de nouveau le dispositif de pose de fil 22 se déplace et le cycle recommence . Le bobinage contiStE usqu'à ce que tå dernière spire soit posée sur l'entretoise 27. A ce moment les éléments d'appui 1 à 12 sont abaissés dans les espaces libres séparant les entretoises. Après l'enroulement de la section à ordre inverse de pose de spires, en réponse à une commande commune provenant du dispositif de commande, les éléments d'appui 1 à 12 se déplacent un peu vers le centre, et libèrent la section et le plateau 21 avec le mandrin de bobinage et la partie bobinée de l'enroulement s'abaisse d'un pas égal au pas de la sectinn à ordre inverse de pose de spiressuivante.A ce moment l'ensemble 24 fait revenir le dispositif de pose de fil 22 en positon initiale. La transition du fil est réalisée et sur les entretoises 27 est enroulée la section allant du diamètre intérieur vers le diamètre extérieur. Après ceci les ensembles 15, en réponse à une commande reviennent en ramenant les dispositifs d'appui 1 à 12 en position initiale sur le diamètre D et alors le dispositif est prêt pour le bobinage de la section à ordre inverse de pose de spires suivante. Lorsqu'on utilise les dispositifsssans un mandrin de bobinage, les éléments d'appui à mouvement radial 1 à 12 sont placés sur le diamètre assigné, égal au diamètre extérieur de l'enroule- ment moins deux épaisseurs du fil et de telle manière qu'ils se situent le plus près possible du plateau 21, pour lequel on peut utiliser n'importe quelle plate-forme montée sur un axe. L'extrémité du fil est fixée sur le plateau et en faisant tourner en synchronisme leplateau 21 et le support rotatif 13 on enroule la première spire. Le bobinage des spires vers le centre est réalisé de la même manière que lorsque le dispositif est doté d'éléments d'appui à mouvement radial et d'un mandrin de bobinage avec des éléments d'appui fixes, c'est-fi-dire par déplacement pas à pas des éléments d'appui à mouvement radial. La section enroulée repose par tout son plan sur le plateau 21. Après l'enroulement de la section inverse, on réalise la transition à la section bobinée en allant du diamètre intérieur vers le diamètre extérieur, on pose sur la section à ordre inverse de pose de spires des garnitures 28 , dans les rainures desquelles sont placées les entretoises 27. Après l'installation des garnitures d'espacement 28; sur les éléments d'appui 1 à 12 à mouvement radial qui occupent une position correspondant au diamèrre intérieur de la section, on bobine la section en allant du diamètre intérieur au diamètre extérieur. Alors les éléments d'appui 1 à 12 doivent avoir une longueur supérieure à la hauteur de deux sections. Lorsque les deux sections sont bobinées, on déplace les éléments d'appui 15 quelque peu vers le centre, on les dégage des sections et de la façon décrite auparavant on bobine la section à ordre inverse de pose de spires suivante, en ramenant au préalable en position initiale les éléments à mouvement radial et le dispositif de pose de fil. Le dispositif avec de faibles modifications des éléments de fixation peut être utilisé également en combinaison avec des machines de bobinage horizontales. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour le bobinage d'enroulements ininterrompus ou continus avec des sections à ordre inverse de pose de spires, plus particulièrement pour les transformateurs, comportant des éléments d'appui avec leurs commandes, utilisés comme mandrin au cours du bobinage des fils de la section et un dispositif pour la pose du fil dans les limites de la hauteur de la section à ordre inverse de pose de spires lors du bobinage de ses spires, caractérisé en ce que le dispositif possède un support monté rotatif, sur lequel sont disposés sur une circonférence les éléments appui et une commande,qui réalise un mouvement de va-et-vient pas à pas des éléments d'appui dans le sens radial. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque élément d'appui à mouvement radial est doté d'une commande individuelle. 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est doté d'un mandrin de bobinage sur lequel sont montés des éléments d'appui fixes,reliés mécaniquement et en synchronisme au support rotatif,sur lequel se trouvent les éléments d'appui mobiles. 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1,2,et 3, caractérisé en ce que le- support rotatif mentionné, sur lequel sont disposés les éléments d'appui mobiles, est doté d'une commande individuelle,qui réalise sa rotation. 5 - Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4,caractérisé en ce que le mandrin de bobinage, sur lequel sont prévus les éléments d'appui fixes est raccordé cinématiquement et tourne en synchronisme avec la commande du support rotatif, sur lequel se trouvent les éléments d'appui mobiles.