Brevet FR2455345A1 — publié le 19801121

La présente invention concerne les potentiomètres bobinés industriels pouvant accepter une forte dissipation, fonction de la taille du potentiomètre. Dans les potentiomètres industriels à forte dissipation actuels , le support du bobinage est un anneau en céramique . L'enroulement lui-même est bobiné sur le cordon de l'anneau en spires non jointives d'un fil résistant sur presque toute la périphérie de l'anneau . Aux extrémités de ltenroulement on applique la tension de référence , le curseur vient capter sur ltenroulement la tension désirée , réglable suivant la position du curseur sur l'enroulement. Un tel type d'enroulement est malaisé à obtenir et demande une bobineuse spéciale complexe . La miniaturisation de tels potentiomètres est très difficile car il est malaisé d'enfiler le fil résistant dans l'anneau , et on conçoit d'autre part qu'il est très délicat d'utiliser du fil très fin et donc d'obtenir des potentiomètres à forte valeur ohmique Le potentiomètre suivant l'invention permet d'éviter ces inconvénients; en effet , la méthode de bobinage est plus simple car la bobine est extérieure à son support et permet d'obtenir des potentiomètres de toutes dimensions . Il est possible dtutiliser un fil résistant de faible diamètre et donc d'obtenir des potentiomètres de forte valeur ohmique .D'autre part , presque tout le fil résistant est à l'air libre ; pour une mamie température de fonctionnement le potentiomètre pourra donc dissiper davantage . L'utilisation d'une résistance entre deux de ses bornes de sorties rendant le potentiomètre linéaire , ce type de potentiomètre pourra donc concurrencer les potentiomètres linéaires classi ques La bobine objet de l'invention est représentée sur les figures 5 et 6 Le support de cette bobine est représenté sur les figures 7 et 8 .Ce support comporte l'axe i cylindrique et qui peut être en matière isolante ou en cuivre émaillé , et le flasque central qui peut être en deux parties : - une couronne circulaire 25 en matière isolante - un disque 26 en matériau bon conducteur de la chaleur et qui peut donc servir d'ailette de refroidissement La couronne 25 peut ne comporter qu'une arête (avec un léger arrondi) sur le diamètre extérieur , ou comme indiqué sur la figure 8, comporter une partie cylindrique .Il va de soi que dans certains cas cette couronne 25 peut ne pas être biseautée À une certaine distance du flasque central nous avons les flasques 4 en matériau bon conducteur de l'électricité, ces flasques sont maintenus en place grâce à deux petits supports isolants Il Les fi figures es 10 et Il montrent que nous pouvons remplacer les flasques 4 par des bagues conductrices et d'autre part ces bagues peuvent se trouver comme indiqué sur la figure il d'un même coté par rapport au flasque 2 La bobine est obtenue par le bobinage d'un fil résistant émaillé 20 suivant une méthode qui est représentée sur les figures 3 et 4 et qui est aussi objet de l'invention .La première extrémité du fil résistant est soudée sur une petite plaquette 18 en matière bonne conductrice et placée sur le flasque central 2 à cet effet . La soudure est de préférence une soudure électrique par point (soit une soudure à l'étain dans certains cas particuliers où le fil résistant se prête à ce genre de soudure ).Le fil résistant suit alors le chemin suivant : - Il fait une boucle incomplète dans la gorge 15 sur l'axe central 1 contre le flasque central 2, passe au dessus du flasque 21, fait ensuite une boucle incomplète dans la gorge 16 sur l'axe central 1 contre le flasque 2 , repasse au dessus de ce flasque au point 22 devant le point 21, fait ensuite une boucle incomplète dans la gorge 15 sur l'axe central à côté de la spire précédente , repasse au dessus du flasque 2 au point 23 devant le point 22 , et ainsi de suite jusqu'à ce que le fil résistant ait recouvert toute la partie désirée du flasque 2 . La deuxième extrémitée du fil résistant est alors soudée sur la plaquette 17 en matière bonne conductrice de 1' électricité et placée à cet effet .Les plaquettes 17 et 18 sont ensuite reliées aux flasques 4 par un fil très bon conducteur de l'électricité . Il va de soi que les extrémités de la bobine peuvent être directement reliées aux flasques 4 , ceci dépend de la nature du potentiomètre désiré L'aspect général de la bobine terminée est donné par les figures 5 et 6 Elles montrent que les spires sont jointives sur l'axe 1 Les figures 10,11 et 12 montrent que l'axe 1 peut être multibrins , ce qui diminue encore la surface de contact avec le fil résistant . Les brins 26 en cuivre émaillé peuvent être supportés par un axe 27 en acier . Les brins 26 peuvent être torsadés sur l'axe 27 comme indiqué sur la figure 12 Les figures 15 et 16 représentent un bec 29 projetant un jet d'eau 30 contenant- de la poudre d'alumine en suspension .Le cache 32 comporte un trou 31 permettant de canaliser le jet juste sur la périphérie du diamètre extérieur du flasque 2 , la bobine tournant lentement autour de son axe . Le jet vient enlever l'émail à l'endroit du contact de l'enroulement avec le curseur 8 Les figures 1 et 2 représentent un potentiomètre complet . Il comporte l'axe 1 , le flasque central 2 , la bobine 3 , les deux flasques collecteurs 4 sur leurs bagues isolantes 1 1 , les trois bornes de sortie 5 traversant les canons isolants 6 , les curseurs 7 qui amènent la tension de référence , le curseur 8 qui capte la tension intermédiaire , une enveloppe en tôle ( dans ce cas de figure , en trois parties), une partie cylindrique 9, deux flasques 10 , un embout fileté 13 . L'axe central 1 est relié à l'axe de sortie 14 par un manchon 12 .Si ltétanchéité n'est pas nécessaire le cylindre 9 peut être en tôle perforée Les figures 5 et 6 montrent que les spires sont joint vos sur -l'axe 1 et nous remarquons qu'au fur et à mesure que le fil résistant recouvre le flasque 2, les spires réalisées sur l'axe 1 sont de plus en plus éloignées du flasque central 2 et il en résulte deux propriétés La première est que nous obtenons une très grande surface de dissipation et, si l'axe 1 est de petit diamètre, presque tout le fil se trouve exposé à l'air libre. La deuxième est que le potentiomètre obtenu n'est pas linéaire mais, il est possible de montrer que dans certaines conditions, cette non linéarité peut s 'apparenter à une forme sinusoTdale, exponentielle ou logarithmique. Il est possible aussi de démontrer que, comme indiqué sur la figure 6, si nous limitons la longueur de la bobine du potentiomètre à la moitié de son diamètre et si nous plaçons entre la borne de sortie intermédiaire et la borne de sortie correspondant à la spire extérieure du bobinage, une résistance égale à vingt cinq fois la résistance de la bobine du potentiomètre, celui-ci devient linéaire pratiquement à un pour cent. Nous voyons sur la figure 6 l'élément de résistance électrique 24. Les figures 17 et 18 montrent une autre application de ce type de bobinage : le chauffage industriel. Elles montrent la bobine 3 sur son axe 1 entrainée en rotation par le micromoteur 38. Les balais 36 dans leurs supports isolants 37 amènent la tension secteur sur des bagues collectrices 4, elles meme isolées de l'axe 1 par les bagues isolantes 11. La bobine est maintenue dans l'espace par l'axe du micromoteur 38 et le manchon en matière isolante 39. La bobine se trouve à l'intérieur d'une enveloppe en tôle 33 comportant un grillage 34 à la partie supérieure et un grillage 35 à la partie inférieure. L'air entre par la partie inférieure et sort chauffé, par la partie supérieure. Dans cette application le fil résistant utilisé est de faible diamètre et nous avons donc une très grande longueur de fil et par conséquent une très grande surface de dissipation. Si le fil résistant est du fil de cuivre émaillé sa température ne doit pas dépasser les cent degrés Celcius sous peine de déteriorer l'isolement de la bobine ; or le mioromoteur 38, en faisant tourner la bobine, brasse l'air, et la bobine qui est en fil très fin, transmet immédiate ment à l'air ambiant la chaleur obtenue par effet Joule. Pour faciliter le refroidissement de l'axe 1, ce dernier peut comporter comme indiqué sur les figures 10 et 12, une âme centrale 27 en acier et un certain nombre de brins en cuivre émaillé 26 et torsadés comme indiqué sur la figure 12, en effet, dans ce cas, l'air s'infiltre entre le fil résistant et les brins de cuivre 26 tout en suivant ces derniers. L'axe sera donc refroidi convenablement. La méthode de bobinage que nous avons exposé dans ce brevet peut être uti lisée dans d'autres domaines que le potentiomètre de puissance et les résistances chauffantes ; - Résistances variables ou non - Potentiomètres ajustables et autres potentimètres industriels de précision , linéaires ou non linéaires Il va de soi que toute personne qualifiée pourra toujours trouver des cas particuliers de cette invention , mieux adaptés à son propre probleme et même proceder à divers changements , sans pour cela s'encarter de l'esprit de l'invention ni sortir de son domaine REVENDICATIONS 10/ Potentiomètre ou résistance chauffante bobinés pouvant accepter une forte dissipation caractérisés pas le fait outils comportent un enroulement particulier de fil résistant émaillé sur un support isolant de la forme suivante : il comporte un axe cylindrique de petit diamètre en matière isolante ou en cui- vre émaillé et un flasque central de grand et de faible épaisseur , la périphérie du diamètre du diamètre de ce flasque pouvant être biseautée 20/ Potentiomètre ou résistance chauffante selon la revendication 1 caractérisés par le fait qu'ils comportent de part et d'autre du flasque central et à une certaine distance de celui-ci, deux flasques latéraux en matière bonne conductrice de l'électricité et isolés par rapport à l'axe central 30/ Potentiomètre ou résistance chauffante selon la revendication 2 caractérisés par le fait que les flasques peuvent astre de simples bagues collectri ces 40/ Potentiomètre ou résistance chauffante selon la revendication 3 caractérisés par le fait que les bagues collectrices peuvent être placées d'un mame coté par rapport au flasque central 50/ Potentiomètre ou résistance chauffante selon la revendication 1 caractérisés par le fait que l'axe central peut comporter une ame centrale en matière rigide et un certain nombre de brins en cuivre émaillé autour de cette âme centrale torsadés ou non autour de celle-ci 60/ Potentiomètre ou résistance chauffante selon la revendication 1 carac- térisés par le fait que l'enroulement est obtenu de la manière suivante : on fait une spire incomplète sur l'axe central contre le flasque central , on fait passer alors le fil résistant au dessus du flasque central en un point choisi on passe de l'autre coté du flasque , on fait une spire incomplète sur l'axe central contre le flasque central , on fait repasser le fil sur le flasque central juste devant le premier passage ; on fait alors une spire incomplète sur l'axe central adjacente à la spire précédente et on fait repasser le fil sur le flasque central juste devant le deuxième passage , et ainsi de suite jusqu'à ce que le fil résistant ait recouvert la périphérie désirée du flasque central Toutes les spires sont appliquées directement sur l'axe central et Jointives entre elles au contact de l'axe 70/ Potentiomètre ou résistance chauffante selon la revendication 6 caractérisés par le fait que les extrémités de la bobine sont soudées sur les deux flasques latéraux 80/ Potentiombtre ou résistance chauffante selon la revendication 6 caractérisés par le fait que les deux extrémités de la bobine peuvent être soudées sur deux plaquettes conductrices de l'électricité et placées sur le diamètre extérieur 90/ Potentiomètre selon la revendication 6 caractérisé par le fait qu'on enlève l'émail du fil résistant situé sur le diamètre extérieur du flasque central 100/ Résistance chauffante selon la revendication 6 caractérisée par le fait que la bobine est entrainée en rotation autour de son axe par un micromoteur 11 / Résistance chauffante caractérisée par le fait que le fil résistant de la bobine est du fil de cuivre isolé ou émaillé de faible diamètre