Brevet FR2609571A1 — publié le 19880715

La présente invention se rapporte à un conducteur enroulé ainsi qu'à son procédé de fabrication et, plus particulièrenent, à un conducteur approprié à une utilisation dans des transformateurs et bobines de réactance et composé d'un certain nombre de brins de section transversale rectangulaire, électriquement isolés les uns des autres par un matériau électriquement isolant. Le conducteur enroulé conventionnel pour les bobines des transformateurs à huile et les bobines de réactance se compose d'un certain nombre de brins étroits de section transversale rectangulaire réunis en un conducteur composite afin de produire une aire en section transversale suffisante pour produire une capacité pour transporter le courant utilisé et pour réduire les pertes par courants parasites. Chacun des brins du conducteur enroulé est enveloppé d'un ruban de papier isolant afin d'isoler électriquement les brins les uns des autres. Bien que les brins du conducteur enroulé puissent être considérés comme un seul conducteur d'un point de vue électrique et puissent être considérés comme étant au même potentiel électrique, ils ont un potentiel électrique légérement différent du fait des forces électromotrices différentes dans les brins respectifs, produites par le flux magnétique de fuite. Dans un conducteur enroulé conventionnel, l'isolement électrique par un ruban de papier sur le brin est indépendamment appliqué sur chaque brin comme le montrent les figures 1 à 3. Sur la figure 1, un certain nombre de brins la et lb, chacun ayant une section transversale rectangulaire, sont enduits d'un isolement en papier qui est un ruban de papier isolant 2a ou 2b enroulé à un angle autour des brins la ou lb dans la direction montrée par une flèche A de manière à ne pas se recouvrir. Le ruban isolant enroulé 2a ou 2b forme un joint allongé et oblique 3a et 3b entre deux bords latéraux adjacents du ruban 2a ou 2b. Alors, les brins conducteurs la et lb ainsi isolés sont rassemblés comme cela est montré par les flèches B sur la figure 1 de manière qu'ils soient mis en relation côte à côte pour former un conducteur enroulé composite comme le montre la figure 2. On peut voir, sur les figures 1 et 2, que les joints allongés 3a et 3b formés entre les rubans isolants 2a et 2b s'étendent dans des directions différentes les unes des autres sur les faces latérales opposées des brins voisins. Par conséquent, lorsque les brins la et lb sont disposés comme le montre la figure 2, les joints 3a et 3b se croisent aux coins supérieur et inférieur des brins conducteurs la et lb pour former des points de croisement 4 sur les surfaces supérieure et inférieure du conducteur enroulé composite. Lorsque l'un des brins la ou lb est décalé dans la direction d'extension relativement à l'autre brin lb ou la, les points de croisement 5 des joints 3a et 3b se forment à la limite de deux brins conducteurs voisins la et lb, comme le montre la figure 3. Les rubans de papier isolant 2a et 2b sont usuellement enroulés sur les brins la et lb de manière que leurs bords soient en aboutement à un pas égal à la largeur des rubans isolants 2a et 2b. Cependant, les bords des rubans isolants 2a et 2b se séparent souvent et la surface du brin conducteur est exposée. Cette surface exposée du brin est dangeureuse parce qu'elle peut se trouver directement en face et contacter électriquement la surface exposée du brin conducteur adjacent aux points de croisement des joints du ruban isolant. Afin d'éliminer la possibilité d'une exposition et d'un contact non souhaitables entre les brins conducteurs, on a également proposé d'envelopper le brin conducteur en enroulant le ruban isolant à un pas plus petit que la largeur du ruban, de manière que les parties des bords latéraux du ruban isolant se recouvrent. Cependant, avec un tel agencement, tandis qu'une seule couche du ruban isolant est suffisante pour obtenir l'isolement électrique nécessaire entre les brins, au moins deux couches du ruban de papier isolant, et quatre au plus, sont prévues entre les brins conducteurs adjacents du conducteur enroulé composite. Ainsi, une à trois couches de papier sont inutiles et les dimensions totales du conducteur enroulé deviennent inutilement importantes. De meme, comme chacun des brins est enveloppé du ruban de papier isolant et que les brins ainsi isolés sont mis en faisceau et de plus enduits d'une couche externe d'isolement, le papier isolant utilisé dans le conducteur enroulé atteint un fort pourcentage de celui-ci. Le pourcentage de la quantité de papier isolant dans le conducteur augmente tandis que le nombre des brins d'un conducteur enroulé d'une dimension donnée augmente.Par ailleurs, comme le papier isolant a un très faible taux de conduction de la chaleur, l'efficacité de refroidissement du conducteur enroulé est fortement réduite. En conséquence, la présente invention a pour objet un conducteur enroulé dont les brins sont suffisament isolés les uns des autres, mais non excessivement. La présente invention a pour autre objet un conducteur enroulé où la quantité de papier isolant est faible. La présente invention a pour autre objet un conducteur enroulé qui a une efficacité relativement haute de refroidissement. La présente invention a pour autre objet un nouveau procédé de fabrication d'un conducteur enroulé dont les brins sont suffisamment isolés les uns des autres, mais non excessivement. En tenant compte des objectifs ci-dessus, un conducteur enroulé selon la présente invention comprend un certain nombre de brins électriquement conducteurs, chacun ayant quatre faces latérales, et une feuille électriquement isolante s'étendant à la manière d'un serpentin pour être interposée entre les brins adjacents et s'étendant le long d'au moins trois faces latérales des brins pour former un assemblage de brins comprenant les brins et la feuille isolante. Les surfaces externes de l'assemblage de brins ainsi formé sont enduites d'une couche isolante externe. Selon un procédé de fabrication d'un conducteur enroulé selon la présente invention, un premier groupe de brins et un second groupe de brins sont placés sur des surfaces opposées d'une feuille électriquement isolante en une relation telle que les brins de chaque groupe soient parallèles et espacés d'une distance sensiblement égale à la somme de l'épaisseur de deux feuilles de papier isolant et de l'épaisseur de l'un des brins. Alors, les brins des premier et second groupes de brins sont insérés dans les espaces entre les brins de l'autre groupe, jusqu'à ce que les surfaces latérales des brins et de la feuille isolante sur les brins se trouvent à fleur pour former un assemblage de brins comprenant les brins et la feuille isolante. Enfin, un ruban électriquement isolant est enroulé sur l'assemblage des brins. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparattront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective de deux brins du conducteur enroulé montrant la façon dont un conducteur enroulé conventionnel est fabriqué - la figure 2 est une vue en perspective montrant un type de conducteur enroulé conventionnel - la figure 3 est une vue en perspective montrant un autre type de conducteur enroulé conventionnel - la figure 4 est une vue en perspective d'un conducteur enroulé de la présente invention ; et - les figures 5 à 9 sont des vues en perspective illustant le procédé de fabrication du conducteur enroulé de la présente invention. Sur la figure 4, un conducteur enroulé 20a de la présente invention comprend un certain nombre de brins électriquement conducteurs 1 qui sont électriquement isolés les uns des autres par une feuille continue d'un papier isolant 12. Chacun des brins conducteurs 1 a une section transversale sensiblement rectangulaire et a deux surfaces majeures opposées et deux surfaces latérales mineures opposées. Les brins 1 sont empilés avec leurs surfaces majeures se faisant face pour former un conducteur enroulé composite 20a. Comme il y a le papier isolant 12 interposé entre les brins adjacents 1 à la manière d'un sepentin pour couvrir continuellement les surfaces latérales majeures et mineures de chacun des brins 1, les surfaces mineures des brins ne sont pas exactement alignées dans la direction empilée mais sont en quinconce d'une distance correspondant à l'épaisseur du papier isolant 12.La pile des brins 1 isolés par le papier isolant 12 est enveloppée d'un ruban de papier électriquement isolant 13 d'une manière connue appropriée, de façon que le conducteur enroulé composite soit mis en faisceau et isolé. On peut voir sur la figure 4 que le conducteur enroulé 20a comprend cinq brins 12 et que les brins le plus à droite, central et le plus à gauche de la figure 4 constituent un premier groupe et sont sur le côté supérieur du papier isolant 12. En d'autres termes, chaque brin du premier groupe est enveloppé d'une partie en forme de U du papier isolant 12. Un second groupe des brins 1, qui se trouve entre chacun des brins 1 du premier groupe, se trouve du côté inférieur du papier isolant 12 et est enveloppé d'une section en forme de U inversé du papier isolant 12. Ainsi, le papier isolant 12 a cinq U alternativement inversés pour former une sectiontransversale en serpentin. La figure 5 illustre un autre conducteur enroulé 20b de la présente invention où un papier isolant 12a a une extension 12b pour couvrir l'une des surfaces latérales (surface supérieure sur la figure) du conducteur enroulé composite. L'assemblage des brins 1 et du papier isolant 12a ainsi formé est enveloppé d'un isolement externe qui peut être un ruban isolart 13. Avec cet agencement, comme l'une des surfaces majeures du faisceau des brins conducteurs 1 est de plus isolée par l'extension 12b du papier isolant 12a, l'isolement du conducteur enroulé est renforcé. Ce conducteur enroulé 20b est particuliérement utile lorsqu'il y a un danger qu'il contacte électriquement la surface métallique du conducteur adjacent. Les figures 6 à 9 illustrent les étapes d'un procédé de fabrication du conducteur enroulé selon la présente invention. Sur la figure 6, on peut voir que le premier groupe de brins la et le second groupe de brins lb sont d'abord placés sur les surfaces opposées de la feuille du papier électriquement isolant 12 en une relation telle qu'ils soient parallèles et espacés d'une distance sensiblement égale à la somme de l'épaisseur de deux feuilles du papier isolant 12 et de l'épaisseur d'un brin 1. La largeur de la feuille de papier isolant 12 doit être suffisante pour s'étendre à la manière d'un serpentin pour isoler électriquement les surfaces latérales des brins conducteurs 1, comme cela a été précédemment décrit et illustré à la figure 1. Les premier et second groupes de brins 1 sont alors pressés l'un vers l'autre, comme le montrent les flèches C de la figure 7, de manière que les brins 1 de l'un des groupes soient insérés et interposés entre les brins de l'autre groupe. Cette insertion des brins peut de préférence être obtenue tout en appliquant une légère tension à la feuille 12 de papier isolant, comme le montrent les flèches D sur la figure 7 afin d'assurer qu'il n'y aura pas de plis ou de jeu. Cette étape est continuée jusqu'à ce que les surfaces latérales mineures des brins et le papier isolant se trouvent à fleur et forment des surfaces alternées de papier et de conducteur comme cela est illustré à la figure 8. L'assemblage des brins 1 et du papier isolant 12 que l'on peut voir à la figure 8 est alors enveloppé du ruban de papier isolant 13, comme le montre la figure 4, après avoir déplié les bords du papier isolant 12 pour couvrir la surface externe des brins externes 1. Si l'on souhaite fabriquer le conducteur enroulé avec une couche isolante additionnelle sur l'une des surfaces majeures du conducteur, comme le montre la figure 5, un papier isolant 12a (figure 5), plus large que le papier 12 (figure 4), d'une largeur correspondant à la largeur de la surface latérale majeure de l'assemblage de brins (figure 4) comprenant les brins conducteurs 1 et le papier isolant 12, est utilisé à la place du papier isolant 12. Après avoir accompli les étapes illustrées aux figures 6 à 8, la largeur ajoutée ou extension 12b du papier isolant 12a est placée sur la surface majeure de l'assemblage des brins à isoler, comme le montre la figure 9. Alors, le ruban 13 de papier isolant est enroulé sur l'assemblage des brins, comme le montre la figure 5. Comme on l'a décrit, comme une seule couche de ruban isolant est disposée entre les brins pour produire l'isolement électrique nécessaire entre eux, les dimensions totales du conducteur enroulé ne deviennent pas inutilement importantes. De même, le papier isolant utilisé dans le conducteur enroulé n'atteint qu'un faible pourcentage de celui-ci. Par ailleurs, comme la quantité du papier isolant qui a un faible taux de conduction est petite, l'efficacité de refroidissement du conducteur enroulé est améliorée. REVENDICATIONS 1. Conducteur enroulé, caractérisé en ce qu'il comprend - un certain nombre de brins électriquement conducteurs (1), chacun ayant une section transversale sensiblement rectangulaire et ayant quatre faces latérales - une feuille (12) électriquement isolante, s'étendant à la manière d'un serpentin, pour être interposée entre les brins adjacents et s'étendant le long d'au moins trois faces latérales desdits brins pour former un assemblage de brins comprenant lesdits brins et ladite feuille isolante ; et - une couche isolante externe (13) disposée sur les surfaces externes dudit assemblage de brins. 2. Conducteur enroulé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite feuille isolante comprend une extension (12b) qui couvre au moins une partie dudit assemblage de brins. 3. Conducteur enroulé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite feuille isolante (12) est un papier isolant. 4. Procédé de fabrication d'un conducteur enroulé comprenant un certain nombre de brins électriquement conducteurs, chacun ayant quatre faces latérales et une feuille électriquement isolante interposée entre les brins (1) adjacents à la manière d'un serpentin pour couvrir continuellement trois faces latérales de chacun des brins, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de - placer un premier groupe de brins et un second groupe de brins sur des surfaces opposées d'une feuille électriquement isolante en une relation telle que lesdits brins de chaque groupe soient parallèles et espacés d'une distance sensiblement égale à la somme de l'épaisseur de deux feuilles dudit papier isolant et de l'épaisseur de l'un desdits brins - insérer lesdits brins desdits premier et second groupes de brins dans des espaces entre les brins de l'autre groupe jusqu'à ce que les surfaces latérales desdits brins et ladite feuille isolante sur lesdits brins se trouvent à fleur les unes avec les autres pour former un assemblage de brins comprenant lesdits brins et ladite feuille isolante ; et - enrouler un ruban électriquement isolant sur ledit assemblage de brins. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les brins précités sont insérés tandis qu'une tension perpendiculaire à la direction d'extension desdits brins est appliquée à la feuille isolante. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une partie de la feuille isolante couvre au moins une partie des faces latérales de l'assemblage de brins.