Brevet FR2226772A1 — publié le 19741115

L'invention concerne un dispositif pour-le bobinage dtenrou- lements statoriques de machines électriques, du type comportant un gabarit à une ou plusieurs chambres en forme de gradins et un dispositif pour enlever de ce gabarit, pendant le bobinage, les enroulements bobinés, grtce à des organes d'enlèvement capables entre animés d'un mouvement de va-et-vient en sens axial. La technique de bobinage la plus utilisée actuellement pour des enroulements statoriques consiste à bobiner ceux-ci sur un gabarit essentiellement prismatique, à section transversale polygonale, à les transférer sur un outil de transfert ou d'insertion, et à les insérer ensuite axialement dans le stator. Du fait que normalement plusieurs enroulements de diamètres différents se trouvent concentriquement dans le stator, ces enroulements allant ensemble sont bobinés en une seule opération sur un gabarit à gradins Ces gradins sont également appelés des chambres. On peut bobiner sur ces chambres l'une après l'autre, et tous les enroulements sont ensuite transférés ensemble, par exemple sur un outil d'insertion, à la main ou au moyen d'organes dten- lévement appropriés. Il a déjà été proposé aussi d'enlever en continu du gabarit les enroulements de fil métallique pendant le bobinage, au moyen, par exemple, organes dtenlèvement animés d'un mouvement de va-et-vient axial à la meme fréquence que le guide-fil. La section transversale du gabarit se conforme tout d'abord à la forme du stator. Mais il est également bon de prendre en considération par exemple la position de certaines bobines se trouvant radialement plus à liintérieur ou à l'extérieur dans le stator, et la forme des têtes d'enroulements qui font saillie à l'avant du stator. A cet égard on a déjà proposé, par exemple, un gabarit plus ou moins extensible en largeur et par conséquent à section réglable. Mais celà n'agit toujours que sur toute la section d'une bobine. Quand, lors du bobinage sur une chambre de gabarit, on bobine un grand nombre ds spires près lés unes des autres et les unes au-dessus des autres, il en résulte beaucoup de diamètres différents des spires à l'intérieur de la bobine, Cette situation correspond à celle de la bobine insérée dans le stator, où dans les têtes d'enroulements les fils métalliques se trouvent les uns sur les autres. Des difficultés lors de la formation des tettes d'enroulements se rencontrent tout d'abord quand toutes les spires d'une bobine ont exactement le m8me diamètre, parce qu'ensuite elles ne peuvent pas bien se poser les unes sur les autres.Pour cette raison, il est également déjà connu, dans le bobinage appelé "à une couche", donc en bobinant sur chaque chambre des longs gabarits connus une seule couche de spires pour éviter un croisement des fils métalliques, de former les chambres avec un ou deux gradins, ce qui donne des gradins comparativement longs. En opposition au bobinage habituel jusqu'ici sur des gabarits comparativement longs, suivi immédiatement de l'enlèvement de tous les enroulements ensemble, où pendant le bobinage a lieu une avance axiale de l'organe de guidage du fil par rapport aux chambres du gabarit, à distance des gradins également comparativement longs existant éventuellement dans ces chambres, le dispositif mentionné en tête du présent mémoire descriptif bobine sur des chambres relativement courtes, mais toujours à un endroit seulement, et les spires sont immédiatement transférées sur l'outil d'insertion.Ce dispositif présente toutefois un inconvénient, à savoir que l'on donne forcément le meme diamètre à toutes les spires dtun enroulement, et que par conséquent la formation des têtes d'enroulements est rendue difficile. L'invention a pour but d'éviter cet inconvénient en réalisant un dispositif de bobinage du type ci-dessus qui ddlivre des enroulements faciles à former, et qui est caractérisé en ce qutau moins l'une des chambres du gabarit est divisée au moins sur un c8té en petits gradins, tandis que pendant l'opération de bobinage a lieu une avance axiale du gabarit par rapport à un organe de guidage du fil métallique. Ce dispositif a l'avantage essentiel d'utiliser un gabarit court. I1 suffit en effet que chaque gradin dans une chambre soit large de quelques millimètres seulement, par exemple 2 à 3 millimètres, et selon le nombre de spires d'un enroulement quelques gradins seulement, par exemple 3 ou 5, suffisent pour obtenir des têtes d'enroulements faciles à former. En outre il est suffisant pour la mise en oeuvre de l'invention que les chambres du gabarit soient en gradins sur un cOté seulement de leur section polygonale,surtout sur le cOté opposé à l'outil d'insertion. Les nombres et mesures ci-dessus n'imposent aucune limitation à l'invention. Celle-ci peut être mise en oeuvre avec un plus petit nombre de gradins et une longueur de gradin plus grande, quand les enroulements obtenus avec un gabarit de ce type peuvent être introduits individuellement sans difficulté dans le paquet de t8les du stator et former des têtes d'enroulements convenables. Il va de soi que les organes d'enlévement animés dtun mouvement de va-et-vient axial ne sont pas touchés par l'avance axiale pendant l'opération de bobinage. Ils conservent leur position axiale par rapport à l'organe de guidage du fil. Les spires de fil métallique sont libérées du gabarit et tombent entre les tiges de l'outil d'insertion quand elles ont été sorties de l'un des gradins d'une chambre déterminée du gabarit par les organes d'enlévement. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de ltinvention. Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale axiale d'un dispositif de bobinage selon l'invention. Fig. 2 est une vue en coupe transversale du gabarit du dispositif de bobinage de la Fig. 1. On a montré dans le dessin un gabarit de bobinage, prismatique et à gradins, désigné d'une manière générale par 10. Il a, de manière connue, une section transversale polygonale convenant pour un stator déterminé. Des spires 13 sont bobinées sur ce gabarit 10 par des mouvements de rotation par rapport à un organe 12 de guidage du fil métallique 14. Cet organe 12 peut re vizir la forme d'un entonnoir, d'un cylindre ou d'un bras, à 11 extrémité libre duquel se trouve une buse 16 par laquelle sort le fil. Dans une mise en oeuvre préférée, l'organe de guidage 12 du fil est entratné en rotation, tandis que que le gabarit 10 est immobile. La coopération et la position relative du gabarit 10 et dtun outil de transfert ou d'insertion 18 constitué par une couronne de tiges, pour enlever les spires du gabarit et les faire passer sur ces tiges, sont connues. Ce qui est nouveau par contre, ce sont les organes d'enlèvement animés continuellement d'un mouvement de va-et-vient non seulement à la fin de ltopération de bobinage mais déjà pendant la durée de celle-ci, et qui vont maintenant être décrits plus en détail. Les organes d'enlèvement sont des éléments 20 en forme de plaques, qui se trouvent dans des fentes longitudinales 22 du gabarit, fentes ouvertes vers l'extérjeur. Les éléments 20 peuvent coulisser en sens axial dans ces fentes. Plusieurs éléments 20 sont répartis à la périphérie du gabarit, de préférence aux angles arrondis de celui-ci parce que là le fil bobiné est solidement ajusté. Les éléments en forme de plaques 20 se trouvent essentiellement dans des plans radiaux par rapport au gabarit. Leur mouvement axial vers l'extrémité libre du gabarit 10 fait que les spires de fil bobinées sur celui-ci avancent à chaque course un peu plus vers les tiges de l'outil de transfert 18, si bien que pendant le bobinage d'un grand nombre de spires celles-ci sont poussées pas à pas hors du gabarit et sur les tiges de l'outil 18. Là, comme on le voit par la Fig. 1, elles sont maintenues en sécurité entre les tiges jusqu'à ce qu' & la fin les dernières spires bobinées,qui se trouvent encore sur les gradins du fait qu'elles n1 ont pas été poussées hors du gabarit par la faible course des éléments 20, soient amenées sur l'outil 18 par une opération spéciale d'enlèvement survenant immédiate- ment après, pour de là Qtre insérées dans un stator. Comme dans l'exemple pris plusieurs enrouSements concentriques à diamètres de grandeurs différentes doivent être bobinés, le gabarit a cinq chambres définies par des gradins assez grands indiqués dans la Fig. 1 par 10a, lOb, 10c, 10d, 10e. Chacune de ces chambres est elle-même subdivisée en petits gradins 11 (voir Fig. 2).Les enroulesmts de largeurs différentes sont bobinés l'un après l'autre sur les chambres du gabarit de plus en plus grandes depuis l'extrémité libre de celui-ct, et sont glissés l'un après l'autre entre des tiges de I1 outil d'insertion 18 par le dispositif d'enlèvement constitué par les plaques 20. Celà s'effectue de la façon suivantes Pendant le bobinage sur une chambre du gabarit, celui-ci se déplace par rapport à toutes les autres parties du dispositif, de façon continue ou par petits degrés correspondant aux petits gradins 11 et en direction de l'outil d'insertion 18. Grade aux petits gradins 11 on obtient sur chaque chambre des spires ayant des diamètres de grandeurs différentes.Le dispositif d'enlèvement 20 décrit plus haut est déjà en action pendant ltopération de bobinage. Une fois qu'un enroulement ayant un nombre prédéterminé de spires a été bobiné, le gabarit 10 (Fig. 1) se déplace à nouveau d'un gradin vers le bas, tandis que l'outil 18, l'organe 12 de guidage du fil métallique et les organes d'enlèvement 20 conservent leur position axiale. Ainsi, de gradin en gradin, les tiges de l'outil de transfert ou d'insertion 18 pénètrenb toujours plus profondément dans le gabarit 10. On peut prévoir que les organes d'enlévement 20, par une course axiale plus longue effectuée indépendamment du court mouvement axial de va-et-vient, poussent les dernières spires d'un enroulement avant que soit commencé le bobinage de l'enroulement plus grand suivant. Celà n'est toutefois pas impératif.Il est également possible de bobiner enroulement par enroulement et de laisser les dernières spires sur les gradins du gabarit, ces spires étant alors enlevées du gabarit seulement à la fin, par un long mouvement de poussée des organes d'enlévement 20 pratiquement sur toute la longueur axiale du gabarit. En raison de la disposition en petits gradins 11, la course du dispositif d'enlévement 20 est réglée de manière à ce que sur chacun des petits gradins aussi d'une chambre de gabarit donnée quelques spires puissent stamasser avant que celle se trouvant le plus en avant soit poussée par le dispositif d'enlèvement 20. Si chaque spire, après sa pose sur le gabarit, était immédiatement poussée sur la section plus petite du gabarit qui suit im médiatement, elle se resserrerait immédiatement sur cette section plus petite à cause de la tension du fil. Pour, à chaque rotation de l'organe t2 de guidage du fil, faire aller et venir axialement une fois d'un petit degré, par exemple quelques millimètres, les organes d'enlèvement en forme de plaques 20, on utilise un entrainement par disque oscillant, désigné d'une manière générale par 26, comme ceux employés par exemple dans les pompes à piston axial. La liaison entre ce disque oscillant et chaque plaque 20 est réalisée par un boulon 28 solidaire de cette plaque et présentant à son extrémité postU- rieure un collet extérieur 30 et une surface dtextrémité 32 bombée en forme de sphère.Un ressort de compression 34 est serré entre le collet 30 et un disque 36. Grtce à ce ressort la plaque 20 (Fig. 1) est poussée vers le haut et l'extrémité sphèrique 32 du boulon 28 est maintenue en contact avec un disque oscillant 37 qui est monté sur un roulement à rouleaux 38 monté en position oblique, par exemple un roulement à collerette apte à encaisser des forces axiales Ce palier repose sur un disque intermédiaire 40 qui est monté tournant sur un manchon 41 au moyen d'un roulement à billes 39 et qui est entraîné, par l'intermédiaire de goujons dtentratnement 43, par la base 42 de l'or- gane de guidage 12 du fil lors de la rotation de cet organe, tandis que le disque oscillant 37 est maintenu sans pouvoir tourner par un ou plusieurs goujons 45 montés dans le disque 36.Ce disque 36, dans ltexemple, est vissé à un rebord d'extrémité 47 d'un manchon 49 qui est capable entre introduit par vissage dans le manchon 41 jusque contre un épaulement ou décrochement 51 de celui-ci. Les deux manchons 41 et 49 sont montés sur une tige 44 portant le gabarit 10, et sont fixes en rotation avec elle gracie à une goupille 54 engagée dans un trou longitudinal 52, mais sont capables de coulisser axialement avec ladite tige. La base 42 de l'organe 12 de guidage du fil est montée pour tourner dans un carter 50 au moyen de roulements à billes 46 et 48. Il est bien évident pour les spécialistes que la réalisation du disque oscillant et de sa liaison avec les organes d'enlèvement 20 peut autre modifiée de maintes façons dans la construction du dispositif. La tige 44 est maintenue sans tourner pendant 1'opération de bobinage, est déplacée d'un gradin de gabarit vers le bas lors du passage du bobinage d'un gradin au suivant, ce qui fait que quelques tiges de l'outil de transfert ou dtinsertion 18 pénétrent dans des trous correspondants du gabarit 10, et elle est retirée de nouveau vers le haut à la fin de l'opération de bobinage et d'enlévement, ce retrait étant égal à la totalité de la longueur d'avance, après qu'au préalable, comme décrit ci-dessus, les organes d'enlèvement 20 aient effectué un long déplacement vers le bas pour enlever le reste des spires demeurées sur les gradins. Tous les organes d'enlèvement se trouvent alors avec leur bord antérieur jusque sous le bord antérieur du plus petit gradin, et sont remontés en meme temps que le gabarit. L'entrat- nement pour ce long mouvement axial d'enlèvement final a lieu par l'intermédiaire du manchon 41 et du disque oscillant. Revendications 1. Dispositif pour le bobinage d'enroulements statoriques de machines électriques, du type comportant un gabarit à une ou plusieurs chambres en forme de gradins et un dispositif pour enlever de ce gabarit les spires bobinées, au moyen d'organes d'ealévemgnt capables dtaller et venir en sens axial pendant l'opération de bobinage, et caractérisé en ce qu'au moins l'un des chambres du gabarit est divisée au moins d'un csstd en petits gradins, tandis que pendant l'opération de bobinage a lieu une avance axiale du gabarit par rapport à un organe de guidage du fil métallique. 2. Dispositif suivant la Revendication 1, caractérisé en ce que, le gabarit devant outre amené en engagement d'un calté avec un outil dtinsertion ou de transfert des enroulements, les chambres du gabarit sont façonnées en gradins du c8té opposé. 3. Dispositif suivant l'une quelconque des Revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la division en petits gradins s'Q- tend sur environ 120 de la périphérie du gabarit. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des Revendications précédentes, caractérisé en ce que l'avance axiale du gabarit se fait uniformément dans la zone des petits gradins formes par la division, et par un saut lors du passage d'un gradin au suivant.