Brevet FR2517460A1 — publié le 19830603

Ruban de guipage pour isolation élémentaire de conducteurs L'invention concerne un ruban de guipage pour isolation élémen- taire de conducteurs et plus particulièrement de conducteurs entrant dans la constitution de machines destinées à subir une imprégnation par une résine isolante. Actuellement, l'isolation des conducteurs élémentaires, tels que des fils présentant une section rectangulaire de 2 x 8 mm par exemple, est réalisée soit par émaillage, soit par guipage au moyen de fibres de verre, d'amiante, de films de papier, etc, soit en combinant émail- lage et guipage. L'isolation élémentaire constituée par un émail présente de bonnes caractéristiques d'isolation entre conducteurs, mais donne des diffi- cultés d'accrochage pour les résines d'imprégnation utilisées lors de l'isolation de la machine. Si l'isolation par guipage, en particulier au moyen de fibres textiles, présente de bonnes caractéristiques d'accrochage vis-à-vis de la résine d'imprégnation, par contre les rigidités diélectriques obte- nues sont souvent médiocres et obligent à l'emploi de renfort dans les bobines d'entrée. On a essayé de trouver des compromis entre ces moyens en couplant l'émaillage, facteur de rigidité diélectrique, avec le guipage apportant l'adhérence avec la résine d'imprégnation; néanmoins ces solutions ne sont pas satisfaisantes en ce qui concerne la rétention de la résine d'imprégnation au niveau des conducteurs élémentaires. La présente invention permet de remédier à ces inconvénients. Elle a pour objet un ruban de guipage pour isolation élémentaire de conducteurs entrant dans la constitution de machines destinées à subir une imprégnation par une résine isolante, caractérisé par le fait qu'il comporte une première couche formée par un papier mica poreux, reposant sur une deuxième couche constituant un support thermofusible destiné à être au contact des conducteurs, ladite première couche étant revêtue sur son autre face par une troisième couche assurant notamment la protec- tion mécanique du ruban. Le papier mica assure la rigidité diélectrique de l'isolation élé- mentaire, une bonne homogénéité de l'ensemble du conducteur avec son mur 2 isolant, et constitue un réservoir de résine pour l'agglomération du conducteur élémentaire. La deuxième couche permet la bonne mise en oeuvre du papier mica en assurant son renforcement et en lui conférant des caractéristiques méca- niques suffisantes Son caractère thermofusible assure le collage entre le ruban et le conducteur. Selon l'invention, pour constituer le support thermofusible, on peut utiliser des feutres non tissés à base de polyester, des films à base de polyester, des films à base de polymères fluorés, tel que du polytétrafluoréthylène par exemples dont la température de fusion est comprise entre 200 et 3000 C. Les feutres non tissés peuvent présenter un grammage compris entre et 60 g/m 2 et une épaisseur comprise entre 45 10-3 et 90 10 Q 3 mm. Les films à base de polyester ou de polymères fluorés peuvent présenter une épaisseur comprise entre 13 10-3 et 50 10 3 mm. La troisième couche située de l'autre côté du papier mica par rapport au support thermofusible assure la protection mécanique lors de la mise en oeuvre du ruban à la machine de guipage Elle peut être constituée par un tissu de verre présentant un grammage compris entre 19 et 40 g/cm 2 et une épaisseur comprise entre 28 10-3 et 50 10-3 mm. Comme papier de mica, il a été utilisé des grammages compris entre et 120 g/m 2, avec comme grammage préférentiel des poids compris entre et 90 g/m 2, l'épaisseur étant comprise entre 30 103 et 110 10-3 mm. La qualité du papier de mica conditionne la rétention de la résine Il a été utilisé des papiers à pâte mécanique, chimique, et des mélanges de pâte mécanique et de pâte chimique, de façon à avoir une porosité du ruban pouvant varier entre 200 secondes et 20 000 secondes, mesurée par la méthode classique de GURLEY HILL. La liaison entre les différentes couches peut être réalisée au moyen de résines époxydes, ou par thermofusion entre la première et la deuxième couches. Ainsi, pour le guipage de conducteurs élémentaires de machines isolées en classe F, devant subir une imprégnation avec une résine époxyde, la liaison entre le papier mica et le support peut utiliser des résines époxydes, appliquées en poudre avec un point de fusion compris 251746 C -3- entre 90 et 1600 C, ou par vernissage à l'aide d'une solution de résine époxyde Il peut être efficacement utilisé le liant décrit dans le brevet français N O 79 31 657 du 26 décembre 1979 La liaison entre le papier mica et la troisième couche peut être réalisée en utilisant les mêmes résines. Pour les guipages de conducteurs élémentaires de machines isolées en classe H, devant subir une impréngation à l'aide d'une résine sili- cone sans solvant, époxyde haute température ou toute résine à haute performance thermique, le ruban est obtenu par contre-collage du papier mica décrit ci-dessus sur un film à base de polymères fluorés à la fusion de celui-ci sur une calandre appropriée Ultérieurement, la fusion de ce même film PTFE assure le collage entre le cuivre du conducteur et le ruban de guipage Dans ce cas également le papier porte sur sa face opposée au film de polymère fluoré une troisième couche. Le ruban de guipage conforme à l'invention permet d'obtenir des fils ronds ou méplats guipés, utilisables comme conducteurs élémentaires pour la réalisation de sections de bobines et de barres de machines électriques Ces fils sont utilisables en particulier, pour la constitu- tion de barres ROEBBELS Cette isolation élémentaire à la faculté de s'imprégner à saturation avec la résine d'imprégnation de la machine, lors des opérations classiques d'imprégnation sous vide et pression La rétention de résine dans le ruban peut varier de 20 à 50 % en masse par rapport à la masse totale du ruban, suivant la qualité du papier de mica utilisée Le choix est défini notamment par la géométrie des conducteurs élémentaires, par l'épaisseur du mur isolant et les caractéristiques de la résine d'imprégnation. Un tel procédé permet une parfaite homogénéité de tout le système isolant entre le conducteur élémentaire et la masse de la machine Les conducteurs élémentaires sont parfaitement agglomérés par la résine d'imprégnation, grâce à la bonne rétention de celle-ci dans le système de guipage. Il faut noter également que le tissu de verre fin constituant la troisième couche permet d'améliorer la cohésion entre le ruban de guipage et le ruban d'isolation mis en place ultérieurement. Le ruban selon l'invention permet de réaliser une bonne agglomé- ration mécanique de l'ensemble des conducteurs élémentaires, et une par- 4- faite conductibilité thermique entre le conducteur élémentaire, et les autres constituants métalliques, la conduction s'effectuant à travers le mur isolant Cette homogénéité permet de minimiser, toutes choses égales par ailleurs, les pertes diélectriques, d'amoindrir les décharges par- tielles, surtout au niveau du cuivre, et d'améliorer la tenue mécanique en vieillissement sous contrainte alternatif de l'isolation vis-à-vis du conducteur élémentaire. On donnera ci-après, à titre illustratif et nullement limitatifs, un tableau des épaisseurs des différents constituants du ruban de gui- page conforme à l'invention en fonction du grammage, puis des exemples de rubans épaisseur en 1/1000 mm Papier mica g/m 2 g/m 2 g/m 2 * 60 g/m 2 39 + 39 5 43 7 + 8 44 -10 g/m 2 /g/m 2 g/m 2 * 120 g/m 2 62 13 11 10 + 13 + 15 + 15 * suivant la nature du papier de mica Tissu de verre 19 g/m 24 g/m 2 33 g/m 3545 g/m g/m 2 épaisseur en 1/1000 mm Feutre polyester épaisseur en 1/1000 mm g/m 2 45 g/m 2 65 60 g/m 2 90: Pour les films en polymère fluoré ou polyester, on peut adopter les épaisseurs suivantes en 1/1000 mm: 13, 19, 25, 50 Exemples de rubans épaisseur 1/1000 mm A/ tissu de verre 30 papier mica 50 feutre polyester 65 résine de liaison entre couches 16 Epaisseur nominale du ruban 16/100 mm B/ tissu de verre 30 papier mica 50 film PTFE 50 résine de liaison entre couches 8 Epaisseur nominale du ruban 14/100 mm Le ruban est placé sur le conducteur de cuivre en l'enroulant de façon hélicoïdale avec un recouvrement. Dans le cas de ruban de guipage composé par un tissu de verre, un papier de mica et un feutre polyester (exemple A), il est intéressant d'avoir un recouvrement compris entre une faible valeur, de l'ordre de 1 mm, jusqu'à une valeur pouvant atteindre ou même dépasser la moitié de -6 - la largeur du ruban, la pose la plus classique étant celle d'un ruban mis à demi recouvrement, c'est-à-dire, un recouvrement de 7 mm pour un ruban de 14 mm de large. Dans le cas de l'exemple B o le ruban est composé par un tissu de verre, un papier de mica et un film continu en PTFE, il est au contraire préférable d'avoir un recouvrement faible de l'ordre de 1 mm. Les valeurs indiquées ci-dessus ne le sont, bien entendu, qu'à titre illustratif. Le ruban est collé sur le conducteur en cuivre par fusion de sa partie thermofusible, c'est-à-dire fusion du feutre de polyester dans l'exemple A ou du film de PTFE dans l'exemple B. La température à atteindre pour les opérations de fusion, doit être dans le premier cas de l'ordre de 2502700 C, et dans le second cas de l'ordre de 280-3000 C. Une telle fusion s'opère généralement dans un four qui peut être chauffé soit par rayonnement infrarouge, soit par induction, soit par tout autre moyen permettant de porter le conducteur pendant des temps relativement courts, de l'ordre de quelques dizaines de secondes, à la température voulue. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes d'exé- cution décrits qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. 17460 -7 - REVENDICATIONS t/ Ruban de guipage pour isolation élémentaire de conducteurs entrant dans la constitution de machines destinées à subir une imprégnation par une résine isolante, caractérisé par le fait qu'il comporte une première couche formée par un papier mica poreux, reposant sur une deuxième couche constituant un support thermofusible destiné à être au contact des conducteurs, ladite première couche étant revêtue sur son autre face par une troisième couche assurant notamment la protection mécanique du ruban. 2/ Ruban selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le maté- riau du support thermofusible est choisi dans le groupe formé par les feutres non tissés à base de polyester, les films à base de polyester, les films à base de polymères fluorés. 3/ Ruban selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le matériau constitutif de la troisième couche est un tissu de verre. 4/ Ruban selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la solidarisation de la première couche en papier mica aux autres couches est réalisée au moyen de résines époxydes. / Ruban selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la solidarisation entre la première et la deuxième couche est réali- sée par thermofusion. 6/ Ruban selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le papier mica présente un grammage compris entre 40 et 120 g/m 2 et de préférence entre 60 et 9 o g/mr 2, son épaisseur étant comprise entre 30 10-3 mm et 110 10-3 mm. 7/ Ruban selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le tissu de verre présente un grammage compris entre 19 et 40 g/mr 2, son épaisseur étant comprise entre 28 10-3 et 50 10-3 mm. 8/ Ruban selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les feutres à base de polyester présentent un grammage compris entre 30 est g/m 2 et une épaisseur comprise entre 45 10-3 et 90 10-3 mm. 9/ Ruban selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les films à base de polyester ou à base de polymères fluorés présentent une épais- seur comprise en 13 10-3 et 50 10 Q 3 mm.