Brevet FR2241903A1 — publié le 19750321

La présente invention a pour objet des enroulements pour machines électriques, pouvant résister à des contraintes thermiques supérieures à 2500C. Lorsque les enroulements de machine électrique sont exposés à des contraintes thermiques, les systèmes isolants composés partiellement de composants organiques ne peuvent être utilisés jusqu là une contrainte permanente entre 220 et 2300C. Des types différents d'enroulement de machines électriques rotatives pour une contrainte permanente thermique jusqu'à 2500 C sont décrits en détails dans le brevet allemand nO 1 .538.863. La charge ou contrainte de pointetprésente le moins longtemps possible,de tels systèmes dtisolation est d'environ 2500 C.Pour l'isolation d'enroulement et pour la oomposition de la matière conductrice, de nombreuses mesures particulières sont nécessaires , si les moteurs électriques sont exposés à des contraintes permanentes thermiques supérieures à 250 0 O. Dans le brevet allemand n 1.763.182 et dans le habile d'utilité allemand n 6.608.190 est décrit un enroulement pour électromoteurss travaillant à des températures supérieures à 3000 C. On utilise pour cet enroulement comme matériau conducteur de ltaluminium à surface oxydée et avec une isolation formée par une matière inorganique thermorésistante. Comme conducteursd'amenées vers 11 enroulement sont prévus des conducteurs multifilaires dont l'isolation est réalisée par des tuyaux en fibres de verre. Mais,il s'agit dans ce brevet et dans ce modèle d'utilité d'un enroulement qui est roulé cylindriquement et qui n1 est pas logé dans un stator à encoches. Par contre, l'invention a pour objet un enroulement constitué de fils ronds et qui a conformé travaillé' et mis en place de la même façon que pour les moteurs triphasés ou monophasés fonctionnant sous des conditions normales. l'objectif principal de l'invention est l'ajustement juste des composants de matière isolante pour un système isolant pouvant être exposé à des contraintes permanentes thermiques jusqu'à 4000C,en tenant compte des méthodes d'usinage et de bobinage carespondant à la réalisation normale d'enroulement monté fil à fil. Des mesures particulières sont également prévues pour le matériau conducteur constitué de cuivre pour l'enroulement de stator dans le but d'éviter une. oxydation et donc une augmentation considérable de la résistance.Au cours de l'imprégnation de l'enroulement mis en place et de la cuisson pour l'imprégnation de ltenro.ule- ment on distingue des périodes particulières permettant l'utilisation sous des conditions de contraintes thermiques élevées. L'invention concerne également des mesures qui doivent être prévues au cours de la mise en place des bobines et des parties d'enroulement respectivement pour éviter en toute circonstance la détérioration de l'isolation des conducteurs ou des bobines individuelles.les objectifs et caractéristiques principales de l'invention peuvent être résumés de façon suivente : 1 ) L'utilisation de fils ronds en cuivre à surface nickelée pour exclure une oxydation à des contraintes thermiques au-dessus de 2500e. 20) Guipage du fil rond nickelé en cuivre par des produits à fibres de verre ne possédant pratiquement aucune oxyde alcalin. Pour la liaison du guipage sont employées des résines de silicium hautement thermo-résistant tels que par exemple des polysilonane de phényl-méthyl dcnt la composition est adaptée à la composition de la masse d'inhibition ou d imprégnation. 30) Guipage supplémentaire du fil à isolation en soie on laine de verre par une feuille mince en polyesther à base de polyéthylène - téréphtalate qui, après le finissage de l'enroulement,est épuise en matière vo1sSisble pendant le processus de cuisson de la masse d'imprégnation , et en conséquence ne sert que de protection pendant la fabrication de l'enroulement. La fabrication d'une telle isolation pour fil peut être réalisée de préférence selon le brevet allemand nO 1.107.805. 40) L'utilisation de mica,clivé de papier. d'amiante pure et de produits en fibres de verre ne contenant pratiquement aucun oxyde alcalin, comme matière isolante de surface. les matières isolantes de surface réalisées sous~forme de matières à plusieurs couches contiennent comme agents de liaison et 'imprégnation des résines de silicium hautement thermarésistantes , telles que par exemple du phényle-méthyle-polysiloxane ainsi que des feuilles protectrices à base de feuilles de poyester en polyéthylène téréphatalate . Ces feuilles servent de feuilles protectrices au cours du traitement ultérieur des matières isolantes de surfaces et sont égalements épuisées en vapeur au cours du processus de cuisson de la masse d'imprégnation. 50) Dans des zones dans lesquelles les feuilles isolantes doivent conserver leurspropriétés mécaniques et électriques également quand eSs sont exposées aux contraintes thermiques élevées , on utilise comme manières isolantes de surface des feuilles à base de polyvinyle . Ces feuilles, contrairement aux feuilles protectrices, ne sont pas épuisées en matière volabilisable. 60) Pour l'imprégnation de l'enroulement mis en place, on emploie une masse d'imprégnation constituée de résines silicium hautement thermo-résistantes , telles que par exemple phényl-méthyl -polysiloxane , et des matières de remplissage telles que des poudres ou farines de mica, en combinaison avec l'oxyde de fer ainsi que de faibles quantités d'amiante ouanalogues. Pour le processus de cuisson est prévu une augmentation en gradins de la température de cuisson L'augmentation en gradins de la température de cuisson jusqu'a environ 3000C permet l'évacuation et l'évaporation de tous les composants organiques contenus dans la masse d'imprégnation. Après la cuisson reste un squelette en SI-02 pourvu de matières de remplissage. L'imprégnation cuite de llenroulement reçoit ainsi des propriétés mSEalEsàeik3M la céramique 79 les éléments formés en céramique oxydée sont utilisés comme pièces d'écartement ou des cales ou coins de fermeture ou d'assemblage. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle--ci apparaitront mieux au cours de la description explicative qui va suivre en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 illustre en une vue de coupe un fil d'enroulement; - la figure 2 montre schématiquement en une vue de coupe une encoche-de stator dans laquelle est mise en place l'enroulement - la figure 3 montre schématiquement une feuille isolante à plusieurs couches - la figure 4 illustre schématiquement le paquet de tôle de stator avec son enroulement. Comme il ressort clairement des figures on utilise pour le guipage avec du fil doublé ou assemblé en soie de verre 3 et exempt d'alcali des fils ronds en cuivre 1 comprenant un dépôt mLnce de nickel sur le guipage de soie de verre 3 fixé et/ ou imprégné par une régi de silicium hautement thermo-résistant, estdéposé an guipage en forme d'une feuille mince de polyester 4 à base de polyéthylène-téréphtalate. Les matières isolantes de surface 5,6 . sont des matières à couches souples composées selon le but de l'utilisation de plusieurs couches de papier d'amiante , d'un tissu de soie ou de laine de verre.pra-. tiquement sans alcali et des écailles ou morceaux de mica. Lorsque ces matières isolantes de surface sont introduites dans l'encoche de stator elles snnt pourvues d'un support ou d'une insertion sous forme d'une feuille isolante à base de solyimide 7 de haute stabilité thermique. lorsque l'isolation est prévue pour la tette d'enroulement (situé à 1' extérieure le l'encoche de stator ) les matiès-isolantes de surface 5,6 sont recouvertes d'une feuille isolante à base de polyéthylène - téréphtalate et pouvant être épuisées en matières volatilisables à 2500 C.Cette feuille peut également être placée entre les couches ndividllesdes matières isolantes de surface. l'enroulement 10 introduit dans le paquet de tôle de stator 11 est.imprégné en utilisant une masse d'imprégnation 12 formée par dejrésine(ae silicium hautement thermo-résistant et eomprenant comme matières de remplissage de la farine ou de la poudre de mica ou d'amiante ainsiquedelsoxyde de fer. Cette masse d'imprégnation 12 est -durcie en gradins à des températures croissantes et pendant des phases de temps différentes. Au cours de la première phase jusqu'à 2500 C là feuille en polyester du guipage etdes matières isolantes de surface 4,8 situées à l'extérieur de l'encoche est complétement épuisée en matières volatilisables , et durant la deuxième phase jusqutà 3000 C les composants organiques de la mas-se d'imprégnation 12 échappent . Pour la fermeture de l'encoche de stator sont utilisés des pièces façonnées 9 en céramique oxydée . Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mdde de réalisation -qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En paticulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. R E V E N D I C A T I O N S. 1. Enroulement constitué de fils de cuivre guipés de fils doublés de fibres de verre,pour contraintes thermiques permanente jusqu a 4000 C, caractérisé en ce que la surface du fil nu est recouverte d'une couche mince en nickel pour empêcher toute oxydation , et que sur le guipage de fil de fibres de verre est déposée une enveloppe supplémentaire sous forme d'une feuille mince en polyester à base de polyéthylène-téréphtalate , qui est épuisée en matière volatilisable au cours de la cuisson à la température de 2500 sans que la stabilité thermique de l'isolation de l'enroulement soit diminuée. 2 Enroulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les matières isolantes de surface, composées de mica clivé , de papier d'amiante, et de tissu de soie ou de laine de verre pratiquement sans alcali sont pourvuss,lQrs de l'utilisation dans les encoches de stator,de feuilles à base de polyvinyle et,lors de l'utilisation à l'extérieur des encoches de stator ( aux têtes de l'enroulement), de feuilles supplémentaires à base de polyéthylène - téréphtalate, qui sont épuisées en matières volatilisables à la température de 2500 C pendant le processus de cuisson , sans que la stabilité thermique de l'isolation de l'enroulement soit diminuée. 3. L'enroulement selon les revendications 1 et 2, caractérisé en.ce que l'enroulement est imprégné d'une masse d'imprégnation constituée d'une résine de silicium de stabilité thermique élevée ( phényl -méthyl-polysilosane) et de poudre de mica , de poudre d'oxyde de fer et de faibles quantités d'amiante ou analogues, comme matière de remplissage , et que, comme aget de liaison et d'imprégnation pour le guipage des fils nickelées et pour la fabrication des matières à plusieurs couches sont utilisées les mêmes résines de silicium hautement thermo-résistantes et contenant des matières de.remplissage que pour la masse d'impregnation. 4. Enroulement selon les revendication 1 à 3, caractérisé en ce que des pieces facQçEes an céramique oxydée sont utilisées pour la fermeture des encoches de stator.