Brevet FR2329093A1 — publié le 19770520

La présente invention se rapporte à un procédé de produc tion d'une isolation de rainure en matière stratifiée comprimée pour mechineselectriques tournantes, dans laquelle les bandes de support continues imbibés et/ou enduites de résine, en tissu de de filaient verre, en papier et/ou en d'autres matériaux plats pré sentent, dans une branche de l'isolation de rainure, en raison de couches de renforcement en matériaux plats semblables insérées, un épaississement stratifié d'épaisseur multiple de celle de l'isola tion de rainure, et elle concerne également une isolation de rai nure obtenue par ce procédé. On applique en particulier les procédés connus pour la fabrication de produits en matières comprimées stratifiées, tels qu'on en utilise an électrotechnique comme matières isolantes en forme de profilés en L et en U, ainsi que comme bandes de dimen sions variables, par exemple pour l'isolation d'enroulements de rotor de turbogénératrices. Dans des cas particuliers, on a besoin pour l'isolement des parois des rainures de ces rotors de pièces profilées d'épaisseurs de paroi variables tels que des profilés en L à branches ds pied épaissies, des profils en U à base épaissie ou des profilés en bande à zone partielle épaissie, Pour produire de telles isolations de rainure à portion épaissie, c1 est-à-dire à épaisseurs de paroi variables, il fallait jusqu'à présent, par exemple dans le cas d'un profilé en L à branche de pied épaissie précité ou d'un profilé en U à base épaissie, produire des profi lés en L ou en U normaux, pour obtenir ensuite l'épaississement par collage d'une bande étroite fabriquée séparément au pied ou à la base des pièces profilées. A des fins particulières, on peut aussi réaliser deux profilés en bande produits séparément et les coller ensuite ensemble selon les nécessités d'épaississement des portions de l'isolation de rainure souhaitées. En plus, un traite ment postérieur par polissage et éventuellement un traitement su perficiel par vernissage étaient en général nécessaires. On utilise, comme on le sait , des isolations de rainures pour machines électriques tournantes, notamment de grandes machines, surtout sous forme de pièces profilées en matière plastique ren forcée aux fibres, par exemple en matières plastiques renforcées aux fibres de verre (PFV). Ce sont des matières stratifiées ayant des propriétés mécaniques supérieures, qui comprennent des supports de résine enduits de façon continue avec, comme liant, des résines synthétiques durcissables, comme par exemple le "tissu de verre durci" en tissu de filaments de verre et résina époxyde, et qui présentent de bonnes propriétés électriques et thermiques.On comprime ces bandes stratifiées en couches, imprégnées et/ou enduites de résine, selon ltépaisseur et la qualité souhaitées, an une matière mécaniquement solide d'un seul tenant, sous l'action de la chaleur et de la pression. On peut utiliser pour les différentes couchas de la matière comprimée stratifiée, non seulement des tissus de filaments de verra, mais aussi des tissus de roving (stratifil), des mats ou feutres en fibre de verre ou encore d'autres produits plats isolants tels que les papiers de polyamide connus sous le nom commercial de "Nomex" , les feuilles isolantes, les papiers pailletés, etc.., ou des combinaisons de ces produits. En outre, on connaît des procédés dans lesquels on produit des profils uniformes normaux par moulage par compression dans des moules. On connalt en outre, par la publication allemande DAS -2.113.741, un procédé de production de profilés de matière stratifiée ayant les dimensions prescrites présentant de bonnes propriétés électriques, dans lequel on effectue le mouvement d'avancement sur la zone prédéterminée de la bande de renforcement im prégnée ou enduite de résine plastiqua durcissable du côté d'entrée du moule par compression en son centre en plusieurs pas avec des moulages partiels intermédiaires. On connatt enfin, par les brevets suisses nO 549.467 et 563.872, des matières comprimées stratifiées d'isolation de machines et appareils électriques, en particulier d'isolation des rainures, comportant une couche isolante résistante aux chocs, stable à la température, entre des couches extérieures de matière de support renforcée aux fibres, imbibée de liants en matière plastique durcissable, stratifiées à des fins de renforcement , où la couche isolante intérieure est recouverte des deux côtes de couches de fibres entremêlées, ces couches de fibres entremSlées renfermant une couche centrale dépourvue de liants et comportant uniquement des fibres ontrem2lées. Par rapport aux matières comprimées stratifiées en tissu de filaments de verre pur, cas nouvelles isolations de rainures multicouches présentent une résistance mécanique bien meilleure et, en même temps, une sécurité accrue contre les claquages électriques an cours de fonctionnement. On a également proposé, pour produire une bande épaissie seulement sur une portion, de comprimer une plaqua ayant l'épaisseur totale de l'épaississement, le profilé étant formé dans ladite portion, par exemple dans la zone centrale, par un moule correspondant. On achève alors le profilé final en retirant les zones marginales qui dépassent, les pertes de matière relativement importantes et les couches de tissu, par exemple le tissu de fila mentis de verra, mal coupés, ayant des effets défavorables. Si, dans le cas de matières de support imbibées ou enduites de résine, on opère avec un fort excès de résine, on parvient à remplir des cavités éventuelles avec de la résine pure chassée au cours du moulage, mais ces rassemblements de résine pure avec contrainte mécanique ont des effets défavorables, dans la mesura où il se forme dans ces emplacements de résine pure, rien que pour une légère déformation, des fissures qui se prolongent facilenent à partir de là, ce qui peut faire apparaître des emplacements mécaniquement et électriquement critiques. L'invention a pour objet de simplifier les différents stades de la production des portions épaissies de l'isolation de rainures, ainsi que de perfectionner les procédés connus, de façon que l'on puisse produire, pour l'isolation des rainures, des profilés de matière comprimée stratifiée d'épaisseur variable qui satisfassent des points de vue électrique et mécanique, à des exigences élevées en particulier dans la zone de transition entre l'épaisseur plus forte et l'épaisseur moins forte, et garantissent des tolérances dimensionnelles étroites, sans usinage ni traitement superficiel supplémentaire. On atteint cet objectif, selon l'invention, grâce à un procédé dans lequel on insère entre les bandes de support imbibées, et/ou enduites de résine, et/ou ds couches de renforcement, une bande de matière à presser à base de résine synthétique renfermant des fibres et, au cours du moulage subséquent, on fait pénétrer ladite matière à presser à base de résine dans les cavités qui se trouvent dans la zone de transition entre une branche non épaissie de l'isolation de rainure comportant les bandes de support continues et une branche épaissie de l'isolation de rainura à couches de renforcement supplémentaires, d façon à obtenir une isolation de rainure sans cavités. Grecs à ce procédé, on peut produire des profilés de matière comprimée stratifiée à portion d'isolation de rainure épaissie, par exemple au pied du profilé en L, à la base du profilé en etc. an une seule phase de travail, ces profilés satisfaisant à des exigences électriques et mécaniques élevées et des tolérances étroites appropriées étant garanties en ce qui concerne les épaisseurs de profilé différentes. L'isolation de rainure selon l'invention est caractérisée en ce que les cavités de la zone de transition entre une branche non épaissie de ladite isolation à bandes de support continues et une branche épaissie de ladite isolation à couches de renforcement supplémentaires sont remplies de façon homogène de matière à presser à base de résine synthétique renfermant des fibres, et en ce que la matière à presser à base de résine synthétique est de pré- férence constituée par une matière à presser époxyde renfermant des fibres de verre courtes. I1 est particulièrement avantageux qu'une ou plusieurs couches de renforcement recouvertes de bandes de matière à mouler à base de résine synthétique renfermant des fibres de verre de chacun des deux cotés ou une ou plusieurs bandes de matière à presser à base de résine synthétique renfermant des fibres recouvertes de couches de renforcement de chacun des deux côtés soient rassemblées en un empilement et interposées entre las bandes de support. Cette mesure permet une fabrication continue d'isolations de rainures, épaissies. Pour la production de matière à presser à base de résine synthétique renfermant des fibres de verre, des tissus (nappes) de verre par exemple, notamment de fibres en verre de type E courtes, se sont avérés très bien convenir. Ces nappes.que l'on trouve dans le commerce ressemblent à du papier et elles comprennent environ 90% de fibres de verre très fines et 10% de liant. Après l'imprégnation proprement dite de ces fibres par de la résine synthétique, on obtient ce que l'on appelle des "pré-imprégnés", dont on fait par compression, comme il est connu, des matières comprimées stra tifiées (publication allemande DOS 2.020.587).Les nappes ou tissus convenant pour la production d'une matière à presser à base de résine synthétique destinée au procédé selon l'invention doivent renfermer un liant permettant à basse température l'imprégnation par la résine, c'est-à-dire la production du pré-imprégné; par compression sous une température et une pression élavées, le liant originel du tissu se ramollit, ce qui réduit considérablement l'adhérence aux fibres courtes. Les fibres courtes qui alors, en majorité, sont non liées, forment par suite avec la résine d'im 'prégRation une matière à mouler à base de résine synthétique tenfermant des fibres fluides que l'on peut faire pénétrer en appliquant une pression suffisante dans les cavités situées entre les portions non épaissie et épaissie de l'isolation de rainure. Les cavités remplies de matière à mouler à base de résine synthétique renfermant des fibres garantissent, dans la zone située entre forte et faible épaisseur de l'isolation de rainure, des transitions homogènes résistantes à la fissuration, qui satisfont à de fortes exigences électriques et mécaniques. La description détaillée d'exemples de réalisation non limitatifs de la structure de la matière comprimée stratifiée sion l'invention, destinée à l'isolation de rainures, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur le dessin annexé La figure 1 est une coupe transversale d'une portion épaissie La figure 2 est une coupe transversale d'un empilement de couches de renforcement et de bandes de matière à mouler à base de résine synthétique renfermant des fibres ; La figure 3 est une coupe transversale d'une partie d'une rainure de rotor avec un profilé de bande de matière comprimée stratifiée épaissie; La figure 4 est une coupe transversale d'un profilé de bande de matière comprimée stratifiée à portion épaissie. Selon la figure 1, l'isolation de rainure a une conformation symétrique, trois épaisseurs de papier X1,X,Xf' , de préférence en un polyamide aromatique, par exemple celui connu sous le nom commercial de "Nomex Aramidpapier", étant placées centralement.Les épaisseurs de papier X1,X,X1' sont recouvertes des deux côtés par des couches extérieures renforcées aux fibres Zt, Z2, Z1', Z2' de préférence en tissu de filaments de verre, ce qui garantit,comme il est connu,la solidité et la rigidité mécanique de l'isolation de rainure. Selon les nécessités, on peut aussi choisir une structure de matière comprimée stratifiée différente à volonté.Cette structure de base de la matière comprimée stratifiée, dans laquelle les couches ou strates individuelles sont continues, est épaissie dans des portions de l'isolation de rainure par des couches de renforcement insérées, à une épaisseur multiple de celle de l'isolation de rainure. L'exemple de structure des couches de renforcement V, qui forment chacune un empilement B (P-V-P ), comme le montre plus en détail la figure 2, comprend dans chaque cas trois tissus de filaments de verre V1,V2,V3, chaque couche de tissu étant recouverte par des bandés de matière à mouler à base de résine P1, P2, P3, P4 ou un empilement B (V-P-V...) non représenté avec davantage de détails, et chaque bande de matière à presser à base de résine synthétique P est recouverte des deux côtés d'une couche de renforcement V.Les différents empilements B (P-V-P respec tivement V-P-V....) sont insérés entre les différentes bandes de support Z2, Z1, 1,X,X1', Z1', Z2' de la matière comprimée strati fiée continues, imbibées et/ou enduites de résine, dans des portions. La matière comprimée à base de résine P est constituée, de préférence par une matière époxyde à presser renfermant des fibres E courtes. Au cours du processus de compression subséquent, les cavités éventuelles H, H' , se trouvant dans les zones de transition entre l'épaisseur plus forte et l'épaisseur moins forte de la paroi de rainure, ce qu'on a indiqué sur les figures 1 et 4 par des flèches, sont remplies de façon homogène de matière à presser à base de résine P renfermant des fibres. On peut utiliser l'isolation de rainure obtenue comme profilé en U à base épaissie ou, par sépara tion de la base, sous la forme de deux profilés en L à branches de pied épaissies. La figure 3 représente un exemple d'application pour bandes de matière comprimée stratifiée, insérées dans une rainure de rotor. Selon les procédés connus antérieurement mentionnés, on réalisait un tel épaississement de rainure à partir de deux bandes de matière comprimée stratifiée a,b produites séparément, les surfaces collées ensemble des deux bandes devant encore être rectifiées prFalable- ment pour respecter les tolérances et améliorer l'adhérence. Pour la réalisation de la partie d'isolation de rainure épaissie c qui remplace les anciennes parties a et b, on a conservé selon le pro cédé de l'invention représenté sur la figure 4, pour des raisons de simplicité la même structure de matière comprimée stratifiée que dans l'isolation de rainure de la figure 1. On réinsère de nouveau les couches de renforcement Z,P, sous forme d'un empilement B (P-V P...) selon la figure 2 ou un empilement B (V-P-V...) entre les bandes imprégnées de résine Z2, Z1, Xi, X, Xt' , Zt' , Z2', après le stade de compression, de façon analogue à la description donnée en regard de la figure 1, on remplit de façon homogène les cavités H, H' , comme l'indiquent de nouveau des flèches, de matière à prsaser à base de résine fibreuse P. Le profil d'isolation épaissi de rainure est réalisé sous le forme d'un profilé double et il faut tde nouveau le séparer, par exemple en-deux, sans qu'il y ait lieu d'effectuer d'autre traitement. L'invention ne se limite pas aux exemples indiqués. Ainsi par exemple, au lieu d'une isolation de rainure comprenant une branche ndn épaissie et une branche épaissie, on peut utiliser un profil d'isolation de rainure à plusieurs portions épaissies. REVENfl1CT10NS 1 - Procédé de production d'une isolation de rainure an ma tière comprimée stratifiée pour machines électriques tournantes, dans lequel les bandes de support continues imbibées et/ou impré gnées de résine, en tissu de filaments de verre, en papier et/ou en d'autres matériaux plats, présentent dans une branche de l'iso lation de rainure, grâce à des couches de renforcement insérées constituées par des matériaux plats semblables, un épaississement stratifié ayant une épaisseur multiple de celle de l'isolation de rainure, caractérisé en ce que l'on insère entre les bandes de support (Z,X) imprégnées et/ou enduites de résine et/ou des couches de renforcement (V), une bande de matière à presser à base de résine fibreuse (P) et, lors de la compression subséquente,on fait pénétrer la masse à presser à base de résine (P) dans les cavités (H , H') se trouvant dans la zone de transition entre une branche non épaissie de l'isolation de rainure comportant les bandes de support (Z,X) continues et une branche épaissie de l'isolation de rainure comportant des couches de renforcement (V) incorporées supplémentaires, de façon à obtenir une isolation de rainure sans cavités. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une couche de renforcement (V) recouverte dans chaque cas des deux côtés avec des bandes de matière à presser à base de résine fibreuse (P) forme un empilement (B/P-V-P...) et est insérée entre les bandes de support (Z,X). 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une bande de matière à presser à base de résine (P) recouver te dans chaque cas des deux cotés de couches de renforcement (V) constitue un empilement (B/V-P-V...), et est insérée entra les ban des de support (Z,X). 4 - Isolation de rainure constituée par le procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce que les cavités (H, H') se trouvant dans la zone de transition entre une branche non épaissie de-l'isolation de rainure à bandes de support continues et une branche de l'isolation de rainure à couches de renforcement (V) in sérées en plus sont remplies de façon homogbne de matière à presser à base de résine synthétique(P) renfermant des fibres. 5 - Isolation de rainure selon la revendication 4,caractérisée en ce que la matière à presser à base de résine(P)est constituée par une matière à presser époxyde renfermant des fibres de verre E courtes.