Brevet FR2581235A1 — publié le 19861031

PROCEDE DE FABRICATION DE BOBINES ELECTROMAGNETIQUES ETANCHES ET BOBINES ELECTR0VLGNETI OVES AINSI OBTENUES La présente invention concerne un procédé de fabrication de bobines électromagnétiques étanches et les bobines électromagnétiques ainsi obtenues. Il est connu deux techniques pour fabriquer des bobines, une première, par injection de plastique, donnant des résultats peu satisfaisants sur le plan de l'étanchéité, et une seconde, par un coulage de résine, trop onéreuse sur le plan des coûts de fabrication. La première technique consiste à ouvrir le moule d'une presse à injecter, à y introduire la bobine électromagnétique munie de ses cosses de connexion, de sa carcasse métallique et d'un noyau central, à refermer le moule et à injec-ter le plastique. Avec cette technique, on ne peut garan- tir le remplissage d'espace de l'ordre de quelques centièmes de mil1i- mètre, car on ne peut augmenter indéfiniment la pression d'injectioL du plastique. En effet, au-delà de 180 kilos de pression dtinjection, on risque de détériorer, voire de casser le fil conduoteur constituant le bobinage de la bobine.Par conséquent, cette technique ne permet pa de garantir I'étanchéité absolue des bobines. La deuxième technique consiste à placer dans un moule en silastène ou en aluminium la bobine munie de ses cosses de connexion, de sa cerclasse métallique et d'un noyau central serré sur la bobine, puis à couler de la résine dans le moule. L'opération de coulage de la résine dans lC moule est suivie d'une opération de titage sous vide des bulles, de façon à enlever les bulles de la résine, puis une opération de démoulage et enfin une opération de tournage pour rectifier la surface craquelée de la bobine.Cette surface craquelée de la bobine est dûe à I'opération d'extraction de bulles qui s'effectue à la suite de l'opération de coulage de résine, cette dernière est réalisée avec l'axe de symétrie (A A) de la bobine oriente suivant une direction verticale. Ce deuxième procédé de fabrication, s'il permet d'obtenir des bobines électromagnétiques entièrement étanches, à cause de la très grande fluidité de la résine, qui est capable de se glisser dans des intervalles bien inférieurs à quelques centièmes de millimètre ne permet pas de réaliser des bobines dont le coût de fabrication soit concurrentiel avec celui des bobines en matière plastique injectée. L' invention a donc pour but essentiel de pallier les inconvénients de l'art antérieur. Un premier but de l'invention est de proposer un procédé de fabrication permettant d'obtenir des bobines électromagnétiques étanches et à faible prix de revient. Ce premier but est atteint par le fait que le procédé de fabrication de bobines électromagnétiques étanches dont le bobinage est monté sur une carcasse de bobinage plastique tubulaire ayant à chacune de ses extrémités des rebords suivant une direction perpendiculaire à l'axe de symétrie du tube , comprend les étapes suivantes - mise en place de la bobine supportant les cosses de connexion du bobinage dans une enveloppe plastique en forme de bottier ouvert sur une face parallèle à l'axe de symétrie de la bobine - sertissage de deux bagues assurant l'étanchéité entre l'enveloppe plastique et les bagues ; - mise en place de deux bouchons assurant ltétanchéité entre la carcasse plastique de la bobine et les bagues ; - coulage de la résine dans le moule ainsi réalisé ;; - fermeture de l'enveloppe plastique par un capot avant la fin de la polymérisation de la résine - démontage des bouchons après polymérisation. Selon une autre caractéristique, l'opération de fermeture de ltenve- loppe par un capot est précédée par une opération de tirage sous vide des bulles de la résine. Selon une caractéristique supplémentaire, la résine a une fluidité comprise entre 5500 et 7000 cps (centipoises), et un temps de polymérisation à froid de l'ordre de 24 heures. Selon une autre caractéristique, l'étape de mise en place de la bobine est précédée d'une étape de montage sur le bobinage d'une carcasse métallique permettant le support d'une cosse de mise à la masse de la carcasse. Selon une caractéristique supplémentaire, la cosse de mise à la masse est introduite avant ltopération de sertissage des bagues pour assurer le pincement de la cosse entre une bague et l'armature métallique lors de l'opération de sertissage. Un deuxième but est d'obtenir un bobine électromagnétique étanche. Ce deuxième but est atteint par le fait que la bobine électromagnétique comprend une bobine de section déterminée supportant un bobinage de fil conducteur, cette bobine étant montée dans un bottier en plastique ouvert sur une face parallèle à l'axe de symétrie et comportant sur ses deux faces perpendiculaires à l'axe de symétrie, des ouvertures de forme identique à la section de la bobine, deux bagues prenant appui sur lesdites faces perpendiculaires du bottier et sur la face interne du noyau central de la bobine, de la résine polymérisable remplissant tous les espaces libres de ce volume et un capot de fermeture du bottier comportant des ouvertures de passage des cosses de connexion de la bobine. Selon une autre caractéristique, le capot est clipsé sur le bottier. Selon une autre caractéristique, la bobine de fil est entourée d'une carcasse métallique. Selon une autre caractéristique, la carcasse métallique comporte une découpe permettant la mise en place d'une cosse de mise à la masse et un tèton dépassant dans la découpe pour assurer la liaison électrique. Selon une autre caractéristique , la section centrale est circulaire et les bagues sont serties sur la carcasse métallique. Selon une dernière caractéristique, la section centrale est parallèle lépipédique et permet l'insertion d'une armature métallique fixe en forme de U D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-aprbs faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe de la bobine électromagnétique obtenue par le procédé de fabrication ; - la figure 2 représente une vue en perspective des différents éle ment s constituant la bobine ; - la figure 3 représente une vue de dessus, en coupe, de la bobine avec son capot. La bobine représentée sur les figures 1 à 3 comporte un bottier (1) ouvert, de forme parallèlépipédique adapté aux dimensions externes de la bobine (8) et présentant sur ses deux faces opposées (ion, 10i) se trouvant dans le prolongement de l'axe de symétrie i A) de la bobine, des ouvertures circulaires (102, 103). Ces ouvertures circulaires (102, 103) comportent des épaulements (1020, 1030) coopérant avec les épaulements respectifs (40, 50) des bagues (4) et (5). A l'intérieur de ce bottier, on monte une bobine (8) dont le noyau central tubulaire (80) se termine aux deux extrémités par des flancs (81, 82) perpendiculaires à l'axe de symétrie (A A) du tube (80).Sur ce noyau central est enroulé un fil conducteur de façon à constituer un bobinage (9) , les extrémités de ce bobinage ( ) sont reliées de façon classique à des cosses de connexion (10, 11) qui sont loges dans des rainures (810, 820) prévues à cet effet sur les flancs (81, 82) . Autour de cette bobine (8), on vient placer une armature métallique (2, 3) permettant d'assurer la fermeture des lignes de champ.Cette armature métallique est constituée de plaques (2, 3) magné- tisables en forme de U et s'imbriquant l'une dans l'autre de façon à former un tube de section parallélépipédiques dont les dimensions internes correspondent aux dimensions externes de la bobine (8). La plaque (3) comporte sur une des jambes du U une ouverture circulaire (32) se prolonpar une ouverture longitudinale (34) débouchant sur une direction correspondant awrec la face ouverte du bottier et un trou (30).Cette plaque (3) comporte sur son autre jambe du U une deuxièpe ouverture circulaire (33), un bossage (35) orienté vers l'extérieur du U et situé dans le prolongement de l'axe de symétrie de l'ouverture longitudinale (34) et un bossage (31) également orienté vers l'extérieur et cotncidant avec m'axe de symétrie du trou (20) de la plaque (2). Les plaques (2, 3) sont identiques mais montées tête-b8che de façon que le trou (30) de la plaque (3) coopère avec le bossage (21) de la plaque (2) et que les ouvertures (32) et (33) de la plaque (3) se trouvent respectivement associées avec les ouvertures (23)et (22) de la plaque (2).Lorsqu'on glisse cette carcasse sur le bobinage, on obtient ainsi une bobine pourvue d'une armature qui ne peut plus se démonter ^Sce à la coopération des bossages (31, 21) avec les trous respectifs (20, 30). On introduit ensuite la bobine pourvue de l'armature (2, 3) dans le logement du bottier (i) qui est adapté aux dimensions externes de l'ensemble (8, 2, 3) de façon que les cosses (10, 11) ressortent par l'ouverture de ce bottier. On place ensuite la cosse (7) assurant la mise à la masse de la carcasse métallique. Cette cosse (7), constituée par une languette métallique, vient se placer dans ltouverture (34). On introduit ensuite les bagues (4, 5) pourvues des épaulements (40, 41 ; 50, 51) permettant d'assurer l'étanchéité avec les faces (i00, ioi) du bottier et la carcasse métallique. Ces bagues (4) et (5) sont également pourvues, sur leur partie cylindrique (42, 52) d'un moletage qui permet un sertissage de ces bagues dans les ouvertures (32, 23) et (33, 22) de la carcasse métallique0 Ce sertissage permet d'assurer un serrage suffisant de la surface (40) sur la surface (1020) et de la surface (50) sur la surface (1030) pour assurer une étanchéité. De même, les flancs (81, 82) de la bobine (8) comportent un léger épaulement (810, 820) qui permet d'assurer une étanchéité entre les bagues (4) et (5) et la partie centrale de la bobine. Pour terminer, on vient placer dans le tube (80) correspondant au noyau central deux bouchons (14, 13) qui permettent éventuellement , de compléter l'étanchéité entre les surfaces (43J 53) et respectivement (810, 820) et ainsi d'éviter que la résine qui pourrait s'écouler par cet intervalle lors du moulage aille polluer la partie centrale destinée au noyau plongeur (non représenté) de l'électro-aimant. Le moule ainsi constitué par l'intérieur de l'enveloppe en plastique(1) fermée par les bagues (4, 5) et la partie tubulaire (80) de la bobine est ensuite rempli de résine polymérisable. Cette résine a une fluidité inférieure à 17000 centipoises. On utilise, de préférence, une résine ayant une fluidité de l'ordre de 5500 à 7000 centipoises et un temps de polrmérisation de 24 heures, de façon à éviter l'opération de tirage sous vide. Il est bien évident que l'on pourrait choisir une résine ayant un temps de polymérisation inférieur et introduire dans le procédé de fabrication une opération de tirage sous vide permettant de retirer toutes les bulles de la résine qui se trouveraient à l'intérieur de la structure. Cn remarquera que dans le procédé de fabrication, la résine est introduite suivant une direction perpendiculaire à l'axe de symétrie (A A) de la bobine alors que dans le procédé de fabrication de l'art antérieur, la résine était introduite suivant une direction parallèle à cet axe (A A), ce qui imposait pour les bulles contenues dans la résine un parcours plus grand pour les extraire. Pour terminer le procédé de fabrication, aprés avoir laissé reposer la résine pendant quelques heures, de façon à permettre aux bulles de remon-ter à la surface, on vient clipser sur la partie ouverte du boîtier (1) le capot de fermeture (6) pourvu de moyens de clipsage non représentés, des ouvertures (60, 61, 62) permettant le passage des cosses (7, 10, li) et d'une ouverture fermée par une pièce (63) comportant un trou borgne fileté. Au bout de 24 heures, le processus de polymérisation de la résine est totalement achevé et on a obtenu une bobine électromagnétique entièrement étanche car la fluidité de la résine, au moment du montage, est telle que celle-ci va s'insinuer dans tous les interstices de la structure même lorsqutelle présente des jeux très faibles et inférieurs à quelques centièmes de millimètre. L'étanchéité vers la partie centrale du noyau est assurée par la force de serrage des surfaces (40, 50) des bagues sur l'enveloppe et sur les surfaces (810, 820) de l' & e tubulaire (80) de la bobine. Comme on l'a vu précédemment, l'étanchéité au niveau de l'âme tubulaire et des bagues peut être complétée par des bouchons (14, 133 qui enpOchent I'écou2emen-t: de cette bobine, notamment lors d'une opération de tirage sous vide qui pourrait être utilisée pour faciliter l'extraction des bulles de la résine. Ce procédé de fabrication présente l'avantage > par rapport aux procédés antQrieurs,de pouvoir se dispenser de ltopération de tirage sous vide car la distance maxiale que doivent parcourir les bulles pour sortir de la résine est diminuée, comme on l'a vu précédemment, et d'autre part, l'épaisseur de résine présente est également diminuée puisqu'on n'a plus besoin d'enrober la carcasse métallique par une couche de résine équivallente à l'épaisseur de l'enveloppe plastique.Enfin, comme on le comprendra aisément, dans le procédé de fabrication antérieur, il était nécessaire de monter l'ame centrale (82) de la bobine sur un noyau solidaire du moule de coulage de la résine et ce noyau devait être monté serré sur l'âme centrale, de façon à éviter l'écoulement de la résine à l'intérieur de cette âme centrale. Ceci impliquait une opération de montage dans le moule qui était assez longue et, de même, une opération de démontage du moule.Enfin, dans l'art antérieur, après moulage et tirage sous vide des bulles à cause, d'une part de la hauteur de moulage et , d'autre part de l'épaisseur de la résine présente dans le moulage, il était nécessaire de rectifier la face supérieure de la bobine correspondant à la face (102) du boîtier pour supprimer toutes les craquelures dûes à l'extraction des bulles de la résine. Toute modification à la portée de l'homme de métier fait également partie de l'invention. Ainsi on a décrit le procédé de fabrication pour une bobine à noyau plongeant mais il est bien évident que ce procédé de fabrication pourrait s'appliquer à une bobine dont la carcasse métallique passerait dans l'âme centrale (80) de la bobine et serait constituée par un assemblage de tôles métalliques découpées en forme de U et venant se loger dans la section parallèlépipédique de l'âme centrale (80) de la bobine. Dans de cas, cette carcasse remplacerait la carcasse constituée par les tôles (2, 3), mais le procédé de fabrication resterait le même R E V E li D I C A T I 0 N S 1) Procédé de fabrication de bobines électromagnétiques étanches dont le bobinage (9) est monté sur une carcasse de bobinage (8) plastique et tubulaire, ayant à chacune de ses extrémités des rebords (ai, 82)suivant une direction perpendiculaire à l'axe de symétrie (A A) du tube (80), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes -rime en place de la bobine(8,9) supportant les cosses de connexion (10, 11) du bobinage, dans une enveloppe plastique (i) en forme de bottier ouvert sur une face parallèle à l'axe de symétrie ( A À ) de la bobine ;; * sertissage de deux bagues (4, 5) assurant l'étanchéité entre les bagues et l'enveloppe plastique (i) ; mise en place de deux bouchons (13, 14) assurant ltétanchéité entre la carcasse plastique (80) et les bagues (4,5) ; - coulage de la résine (12) dans le moule ainsi réalisé ; .~fermeture de l'enveloppe par un capot (6) avant la fin de la polymérisation de la résine ; - démontage des bouchons (13, 14) après polymérisation. 2) Procédé selon la revendication i caractérisé en ce que ltopération de fermeture de l'enveloppe (i) par un capot (6) est précédée d'une opération de tirage sous vide des bulles de la résine (12). 3) Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la résine (12) a une fluidité inférieure à 15000 cps. 4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la résine a une fluidité de préférence comprise entre 5500 et 7000 cps et un temps de polymérisation à froid de l'ordre de 24 heures. 5) Procédé selon l'me des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de mise en place de la bobine (8,9) est précédée d'une étape de montage sur le bobinage (8,9) d'une carcasse métallique (2, 3), permettant le support d'une cosse (7) de mise à la masse de la carcasse(2,3; 6) Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la cosse (7) de mise à la masse est introduite avant ltopération de sertissage des bagues (4, 5) pour assurer le pincement de la cosse entre une hagle t la carcasse métallique (2, 3) lors de l'opération de sertissage. 7) globine électromagnétique étanche obtenue selon le procédé de l'une des revendications précédents, caractérisoeen ce qu'elle comprend une carcasse de bobine (8) de section déterminée, supportant un bobinage (9) de fil conducteur, placé dans un bottier en plastique (1) ouvert sur une face parallèle à l'axe de symétrie (A A) et comportant sur ses deux faces (100, 1Q1) perpendiculaires à l'axe de symétrie (A A) des ouvertures (102, 103) de forme identique à la section de la bobine (8), deux bagues (4, 5) prenant appui sur lesdites faces perpendiculaires (100, ioi) du bottier et str la tacle interne du noyau central (80) de la bobine pour assurer la fermeture du volume défini par l'intérieur dudu bottier sans le noyau central de la bobine, de la résine (12) polymérisable remplissant tous les espaces libres de ce volume et un capot de fermeture (6) du bottier comportant des ouvertures (60, 61, 62) de passage des cosses de connexion (7, 10, 11) de la bobine. 6) Bobine selon la revendication 7, caractérisée en ce que le capot (6) est clipsé sur le bottier (1). 9) bobine selon la revendication 7 ou 8, caracterisée en ce que la bobine de fil (8, 9) est entourée d'une carcasse métallique (2, 3). 10) Bobine selon la revendication 9, caractérisée en ce que la carcasse métallique (2, 3) comporte une découpe (34) permettant la mise en place d'une cosse (7) de mise à la masse et un téton (25) dépassant dans la découpe pour assurer la liaison électrique. li) Bobine selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisée en ce que la section centrale est circulaire et en ce que les bagues sont serties sur la carcasse métallique ( 2, 3 ). 12) Bobine selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que la section centrale est parallèlépipédique et permet l'insertion d'une armature métallique fixe en forme de U.