Brevet FR2877135A1 — publié le 20060428

Dispositif et procédé de roulage de bobine de fil rigide autour d'un anneau L'invention concerne un dispositif de roulage de bobine et un procédé de mise en oeuvre du dispositif. L'invention trouve un intérêt particulier pour le roulage de bobines électromagnétiques autour d'un circuit magnétique fermé et sans ouverture par exemple en forme d'anneau. Ce type de circuit magnétique présente l'avantage de ne comporter aucun entrefer. Les pertes de flux magnétique sont en conséquence très faibles. En revanche, le roulage de bobines autour de ce type de circuit est problématique. En effet, le fait que le circuit soit sans ouverture empêche de former complètement la bobine en dehors du circuit magnétique. Ceci est d'autant plus délicat que le fil mis en oeuvre pour former la bobine est rigide. Pour réaliser de telles bobines on a utilisé un tour parallèle permettant de préformer la bobine autour d'un axe maintenu dans le mandrin du tour. Cet axe a sensiblement le diamètre intérieur de la bobine. Le fil est guidé dans guide-fil solidaire de la tourelle mobile du tour. La rotation de l'axe permet d'enrouler le fil autour de l'axe. Une fois la bobine préformée, on dissocie la bobine de l'axe. Afin de disposer de façon définitive la bobine autour du circuit magnétique, on écarte les spires de la bobine préformée et on effectue une opération s'apparentant au vissage de la bobine sur le circuit magnétique. Au fur et à mesure que les spires de la bobine prennent leur place autour du circuit magnétique, il est nécessaire de resserrer les spires entre elles. Lors de l'opération de préformage de la bobine, le fil a pu être écroui et il est souvent nécessaire d'effectuer une opération de recuit de la bobine préformée avant d'écarter les spires entre elles. Ce mode opératoire est complexe et comporte de nombreuses opérations manuelles difficiles à industrialiser telles que l'écartement et le rapprochement des spires ainsi que le vissage de la bobine autour du circuit magnétique. De plus, le fil est généralement recouvert d'un isolant électrique communément appelé émail qui risque d'être endommagé lors de ces opérations manuelles. L'invention a pour but de pallier les inconvénients de la méthode de réalisation de bobine proposée plus haut en proposant un dispositif et un procédé permettant la réalisation directe d'une bobine autour d'un anneau tel que par exemple un circuit magnétique fermé sans opération de préformage. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de roulage de bobine de fil rigide autour d'un anneau, caractérisé en ce qu'il comporte une emprunte hélicoïdale, des moyens de maintien de l'anneau dans une position déterminée à l'intérieur de l'emprunte hélicoïdale, et des moyens de poussée du fil vers l'emprunte hélicoïdale. Bien que l'invention trouve un intérêt particulier dans la réalisation de bobine autour d'un anneau fermé, il est bien entendu possible de mettre en oeuvre le dispositif pour réaliser une bobine autour d'un anneau ouvert. L'invention a également pour objet un procédé de roulage de bobine de fil rigide autour d'un anneau, le procédé mettant en oeuvre le dispositif objet de l'invention, caractérisé en ce qu'il consiste à É engager une première extrémité du fil dans les moyens de poussée du fil vers l'emprunte hélicoïdale; É former une première demi-spire avec l'extrémité du fil; É placer la demi-spire dans l'emprunte hélicoïdale; É mettre en place l'anneau dans sa position déterminée; É pousser le fil dans l'emprunte hélicoïdale jusqu'à former un nombre de spires voulues; É libérer l'anneau et dégager le fil des moyens de poussée; É couper une deuxième extrémité du fil. En mettant en oeuvre l'invention, l'enroulement des spires de fil est directement réalisé autour de l'anneau. Cela évite des opérations de déformation intermédiaire d'écartement et de rapprochement des spires. L'opération de recuit n'est donc plus nécessaire. De plus, Les opérations de déformation intermédiaire sont des opération manuelles. L'enroulement ainsi réalisé n'est en général pas très régulier. En revanche, en mettant en oeuvre l'invention, le pas d'enroulement des spires est donné par le pas de l'hélice de l'emprunte. On obtient un pas bien régulier pour toutes les spires de la bobine. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel: La figure 1 représente deux bobines de fil rigide enroulées autour d'un circuit magnétique fermé ; la figure 2 représente schématiquement un exemple de réalisation de l'invention: la figure 3 représente plus en détail un exemple de réalisation des moyens de poussée du fil; les figures 4a et 4b représente un exemple de réalisation d'une emprunte hélicoïdale; les figures 5a et 5b représente une variante de réalisation d'une emprunte hélicoïdale adaptée à l'enroulement simultané de deux fils; les figures 6a et 6b représente un exemple de moyens de préformage d'une première demi-spire de la bobine. Par souci de simplification les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures. La figure 1 représente deux bobines 1 et 2 de fil rigide enroulées autour d'un circuit magnétique fermé 3. Les deux bobines 1 et 2 ainsi que le circuit magnétique 3 forment un transformateur. Le circuit magnétique 3 a la forme d'une rondelle rectangulaire percée d'un trou rectangulaire 4. La section du circuit magnétique 3 est sensiblement constante par exemple carrée. Le circuit magnétique 3 est réalisé de façon monobloc sans entrefer. De ce fait, l'enroulement de chaque bobine 1 ou 2 ne peut se faire qu'en faisant passer le fil à l'intérieur du trou 4 autant de fois que de spires à réaliser. La section du fil utilisé pour réaliser les bobines 1 et 2 est déterminé par l'intensité du courant y circulant. Dans un encombrement donné du transformateur, la plus grande section de fil est obtenue avec une section de forme carrée ou rectangulaire. En utilisant une section rectangulaire, on augmente le nombre de spires possibles en enroulant le fil sur chant. Ce dernier type d'enroulement est particulièrement délicat à mettre en oeuvre car un fil de section rectangulaire s'enroule plus facilement sur sa face la plus large que sur son chant. Le dispositif de l'invention permet de réaliser un tel enroulement. Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à l'enroulement de fil de section rectangulaire ou carrée. L'invention peut être mise en oeuvre quelle que soit la section du fil. La figure 2 représente un dispositif de roulage de bobine de fil 10 conforme à l'invention. Le roulage s'effectue par exemple autour du circuit magnétique 3 déjà représenté sur la figure 1. Le dispositif comporte des moyens de maintien 11 dans une position déterminée du circuit magnétique 3. Les moyens de maintien 11 comportent par exemple une pince permettant de fixer temporairement pendant l'opération de roulage la position du circuit magnétique 3. Le dispositif comporte une emprunte hélicoïdale 12 placée autour du circuit magnétique 3. la forme de l'emprunte hélicoïdale 12 sera décrite plus en détail à l'aide des figures 4 et 5. Le dispositif comporte des moyens de poussée 13 du fil 10 vers l'emprunte hélicoïdale 12. Afin de mieux présenter les différents éléments du dispositif, les moyens de maintien 11 et l'emprunte hélicoïdale 12 sont représentés à distance des moyens de poussée 13. Pour les assembler le dispositif comporte par exemple deux doigts 14 et 15 solidaires des moyens de poussée 13 destinés à pénétrer dans des trous respectivement 16 et 17 ménagés dans un support 18 de l'emprunte hélicoïdale 12. Avant roulage, le fil 10 est sensiblement rectiligne. II s'étend selon une direction 20 selon laquelle le fil 10 est poussé. Avantageusement, les moyens de poussée 13 comportent des moyens de mise en pression du fil 10 sensiblement perpendiculairement à la direction 20 de poussée du fil 10 vers l'emprunte hélicoïdale 12. Plus précisément, les moyens de poussée 13 comportent une partie supérieure 21 et une partie inférieure 22 représentées à distance l'une de l'autre sur les figures 2 et 3. le fil 10 est mis en pression entre la partie supérieure 21 et la partie inférieure 22. Avantageusement, le dispositif comporte des moyens de réglage de la pression exercée par les moyens de mise en pression du fil. Ces moyens de réglage comportent par exemple quatre vis 23 à 26 permettant de régler le serrage des deux parties 21 et 22. Avantageusement, les moyens de poussée 13 comportent deux courroies 30 et 31 montées dos à dos et entraînées à la même vitesse. Le fil 10 est pincé entre les deux courroies 30 et 31. Avantageusement, les courroies 30 et 31 sont entraînées chacune par une poulie crantée, respectivement 32 et 33. Les deux poulies crantées 32 et 33 ont le même nombre de dents et sont solidaires chacune d'un arbre respectivement 32a et 33a. Le dispositif comporte deux pignons 34 et 35 chacun solidaire chacun d'un des arbres, respectivement 32a et 33a. Un des pignons, par exemple le pignon 34, entraîne l'autre. Les pignons 34 et 35 ont le même nombre de dents. Ainsi les deux courroies 30 et 31 roulent sans glisser l'une contre l'autre, entraînant le fil 10. L'arbre 32a est entraîné par des moyens de motorisation extérieurs au dispositif par l'intermédiaire d'un carré de manoeuvre appartenant à l'arbre 32a. Avantageusement, les courroies 30 et 31 sont crantées. Les deux 5 poulies crantées 32 et 33 coopèrent avec des crans 38 des courroies 30 et 31. Afin d'améliorer la poussée du fil 10, la surface de contact des courroies 30 et 31 avec le fil 10 comporte un matériau à fort coefficient d'adhérence comme par exemple du caoutchouc. Pour éviter les risques de louvoyage du fil 10 lors de sa progression entre les courroies 30 et 31, les moyens de poussée 13 peuvent comporter des moyens de guidage du fil 10. Ces moyens de guidage comprennent par exemple quatre galets 40 à 43 libres en rotation par rapport à la partie inférieure 22 des moyens de poussée 13. Ces galets pincent le fil 10 deux à deux. On peut régler l'écartement des galets en fonction de la section du fil 10. Deux exemples d'emprunte hélicoïdale 12 sont décrits à l'aide des figures 4a, 4b, 5a et 5b. Les figures 4a et 4b représentent une emprunte hélicoïdale 45 utilisable pour réaliser une bobine ne comportant qu'un seul fil. La figure 4a représente cette bobine en vue de face suivant la direction 20 et la figure 4b en vue de dessus. Les figures 5a et 5b représentent une emprunte hélicoïdale 46 utilisable pour réaliser une bobine comportant deux fils enroulés simultanément. La figure 5a représente l'emprunte hélicoïdale 46 en vue de face suivant la direction 20 et la figure 5b en vue de dessus. Les empruntes hélicoïdales 45 et 46 s'enroulent autour d'un axe d'hélice 47 selon un arc 48 autour de l'axe d'hélice 47, l'arc 48 étant ouvert de façon à permettre la mise en position du circuit magnétique 3 suivant l'axe d'hélice 47. La mesure de l'arc 48 est par exemple de 180 au maximum, ce qui permet la mise en place aisée du circuit magnétique 3 suivant l'axe d'hélice 47 ainsi que le dégagement de la bobine après roulage. Avantageusement, les empruntes hélicoïdales 45 et 46 ont une section complémentaire de la section du fil 10. Par exemple, les sections représentées sur les figures 4a et 5a sont en forme de U dont un fond 49 est adapté à recevoir un fil 10 à section rectangulaire. La section est ouverte en direction de l'axe d'hélice 47. Le fond 49 fait sensiblement face à l'axe d'hélice 47, et est avantageusement incliné par rapport à l'axe d'hélice 47. L'inclinaison 50 est visible dans un détail agrandi des figures 4a et 5a. L'inclinaison 50 est celle que forme le fil 10 après enroulement dans l'emprunte hélicoïdale 45 ou 46. Avantageusement, le dispositif comporte des moyens de préformage d'une première demi-spire de la bobine, dont un exemple de réalisation est illustré à l'aide les figures 6a et 6b. Cela permet de conserver à une première extrémité de la bobine un segment 55 de fil 10 rectiligne. Le segment 55 facilite le raccordement électrique sur la première extrémité. Cette première demi-spire permet également de faciliter l'entrée du fil dans l'emprunte hélicoïdale 12. Les moyens de préformage comportent un arbre 56 mobile en rotation autour d'un axe 57 sensiblement perpendiculaire à la direction 20 ainsi que deux doigts 58 et 59 solidaires de l'arbre 56 et s'étendant suivant l'axe 57 pour le doigt 58 et parallèlement à l'axe 57 pour le doigt 59. La direction 20 passe entre les doigts 58 et 59. Les doigts 58 et 59 s'étendent depuis une extrémité 60 de l'arbre 56 jusqu'à un plateau 61 plan et perpendiculaire à l'axe 57. La direction 20 passe par le plan du plateau 61. La rotation de l'arbre 56 se fait par rapport à un nez 62 solidaire de la partie supérieure 21. le nez 62 est également visible sur la figure 2. le nez 62 comporte un trou 63 cylindrique d'axe 57, trou 63 traversé par l'arbre 56. L'arbre 56 comporte un collet 64 s'appuyant sur une face supérieure 65 du nez 62. Pour réaliser le préformage de la première demi-spire de la bobine, on glisse le fil 10 entre les doigts 58 et 59 en faisant déborder des doigts 58 et 59 une longueur L1 de fil 10 suffisante pour réaliser le segment 55. La cote L1 est également reportée sur la figure 1. Pour la bobine 2, la cote L1 peut être au maximum égale à un cote L2, de l'espace séparant les bibines 1 et 2 une fois enroulées. Cette cote L2 doit être respectée pour la deuxième bobine enroulée autour de l'anneau 3. Au moment ou on enroule la première bobine autour de l'anneau 3, la cote L1 peut être au maximum égale à une cote L3 de l'ouverture de l'anneau 3. Une fois le fil 10 glissé entre les doigts 58 et 59, on tourne l'arbre 35 56 manuellement au moyen d'un bras 66, solidaire de l'arbre 56, jusqu'à ce que la demi-spire soit réalisée comme représenté sur la figure 6b. On avance ensuite le fil 10 suivant la direction 20 pour amener la demispire au contact du fond 49 de l'empreinte hélicoïdale 45 ou 46. Cette position avancée de la demi-spire est représentée en pointillée sur la figure 6b. Pour utiliser un dispositif tel décrit précédemment un procédé consiste à : É engager une première extrémité du fil 10 dans les moyens de poussée 13 du fil 10 vers l'emprunte hélicoïdale 12; É mettre en place l'anneau 3 dans sa position déterminée; É pousser le fil 10 dans l'emprunte hélicoïdale 12 jusqu'à former un nombre de spires voulues; É libérer l'anneau 3 et dégager le fil 10 des moyens de poussée 13; É couper une deuxième extrémité du fil 10. Lorsque l'on pousse le fil 10 dans l'emprunte hélicoïdale 12, le fil 10 pénètre dans l'emprunte hélicoïdale 12 par une zone d'entrée 51 et ressort de l'emprunte hélicoïdale 12 par une zone de sortie 52. Avantageusement le procédé consiste à : É former une première demi-spire avec l'extrémité du fil 10; É placer la demi-spire dans l'emprunte hélicoïdale 12. Ces deux opérations interviennent après avoir engagé la première extrémité du fil 10 dans les moyens de poussée 13 et avant de mettre en place l'anneau 3 dans sa position déterminée. REVENDICATIONS 1. Dispositif de roulage de bobine (1, 2) de fil rigide (10) autour d'un anneau (3), caractérisé en ce qu'il comporte une emprunte hélicoïdale (12, 45, 46), des moyens de maintien de l'anneau (3) dans une position déterminée à l'intérieur de l'emprunte hélicoïdale (12, 45, 46), et des moyens de poussée (13) du fil (10) vers l'emprunte hélicoïdale (12, 45, 46). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de poussée (13) comportent des moyens de mise en pression (21, 22) du fil (10) sensiblement perpendiculairement à une direction (20) de poussée du fil (10) vers l'emprunte hélicoïdale (12). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de réglage (23 à 26) de la pression exercée par les moyens de mise en pression (21, 22) du fil (10). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de poussée (13) comportent deux courroies (30, 31) montées dos à dos et entraînées à la même vitesse et en ce que le fil (10) est pincé entre les deux courroies (30, 31). 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les courroies (30, 31) sont entraînées chacune par une poulie crantée (32, 33) , les poulies crantées (32, 33) ayant le même nombre de dents, en ce que chaque poulie crantée (32, 33) est solidaire d'un arbre (32a, 33a), en ce qu'il comporte deux pignons (34, 35) chacun solidaire chacun d'un des arbres (32a, 33a), en ce qu'un des pignons (34) entraîne l'autre (35) et en ce que les pignons (34, 35) ont le même nombre de dents. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les 30 courroies sont crantées, et en ce que les arbres comportent des crans (37) coopérant avec les crans (38) des courroies (30, 31). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la surface de contact des courroies (30, 31) avec le fil (10) comporte un matériau à fort coefficient d'adhérence. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la surface de contact des courroies (30, 31) avec le fil (10) comporte du caoutchouc. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, io caractérisé en ce que les moyens de poussée (13) comporte des moyens de guidage du fil (10). 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de préformage d'une première 15 demi-spire de la bobine. 11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'emprunte hélicoïdale (12, 45, 46) s'enroule autour d'un axe d'hélice (47) selon un arc (48) autour de l'axe d'hélice (47), l'arc (48) étant ouvert de façon à permettre la mise en position de l'anneau (3) suivant l'axe d'hélice (47) et le dégagement de la bobine (1, 2) après roulage. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'emprunte hélicoïdale (12, 45, 46) a une section complémentaire de la section du fil (10), et en ce que la section est ouverte en direction de l'axe d'hélice (47). 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que la mesure de l'arc (48) est de 180 au maximum. 30 14. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que la section de l'emprunte hélicoïdale (12, 45, 46) comporte un fond (49) faisant sensiblement face à l'axe d'hélice (47), et en ce que le fond (49) est incliné par rapport à l'axe d'hélice (47), et en ce que l'inclinaison est celle que forme le fil (10) après enroulement dans l'emprunte hélicoïdale (12, 45, 46). 15. Procédé de roulage de bobine de fil rigide (10) autour d'un anneau (3) , le procédé mettant en oeuvre un dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à : É engager une première extrémité du fil (10) dans les moyens de poussée (13) du fil (10) vers l'emprunte hélicoïdale (12) ; É mettre en place l'anneau (3) dans sa position déterminée; É pousser le fil (10) dans l'emprunte hélicoïdale (12) jusqu'à former un nombre de spires voulues; É libérer l'anneau (3) et dégager le fil (10) des moyens de poussée (13) ; É couper une deuxième extrémité du fil (10). 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il consiste à : É former une première demi-spire avec l'extrémité du fil (10) ; É placer la demi-spire dans l'emprunte hélicoïdale (12) ; ces deux opérations intervenant après avoir engagé la première extrémité du fil (10) dans les moyens de poussée (13) et avant de mettre en place l'anneau (3) dans sa position déterminée.