Brevet FR2928781A1 — publié le 20090918

Page N° 1 - 4 La présente invention concerne un dispositif destiné à assurer la connexion électrique des fils émaillés sans dénudage préalable. La présente invention concerne principalement les métiers du bobinage, moteurs électriques, transformateurs, bobines et tous dispositifs destinés à faire naître un champ 5 électrique induit par des fils. La connexion des fils émaillés nécessite actuellement plusieurs opérations : - 1- Le dénudage du ou des fils qui peut être mécanique, chimique, par ultrasons, par laser, par brûlage puis brossage, ou autre. - 2 - La continuité électrique du ou des fils précédemment dénudés avec l'élément à 10 connecter qui peut être une cosse, un fût ou un autre fil, etc... Cette continuité peut être assurée par soudure avec ou sans métal d'apport ou par sertissage mécanique. Ces opérations se révèlent : - longues, de plusieurs minutes à plus d'une heure pour certaines connexions, -délicates , nécessité d'un réglage précis de l'outil de dénudage des fils fins inférieures 15 à 0,50 mm de diamètre. - polluantes que se soit du fait du dénudage chimique ou mécanique puis par la brasure avec un alliage - dispendieuse en énergie. Le dispositif décrit par la présente permet de supprimer ces inconvénients. Il est très 20 rapide, quelques secondes, non polluant car il ne nécessite pas de dénudage préalable du ou des fils émaillés. Le dispositif décrit par la présente montre tout son intérêt dans la connexion cale fils émaillés multi-brins comme le fil (de) Litz qui demande le désémaillage de chaque fil indépendamment. 25 Le dispositif décrit par la présente permet d'assurer la connexion : - d'un ou de plusieurs fils sans limitation du nombre de brins. - de fils de différents diamètres simultanément. - de fils ronds, méplats ou d'autres formes de section. - de fils de cuivre ou d'aluminium. 30 Le dispositif est constitué d'une presse (1) d'une capacité de 4.000 daN de force de fermeture. Il s'agit d'une presse hydraulique manuelle avec manomètre de pression dans le dispositif décrit. Deux mors (2) assurent à la fois la fonction d'électrodes d'alimentation électrique pour le chauffage de la cosse et la fonction de conformage et sertissage mécanique. 35 Les mors sont réalisés en matériaux de type alliage cuivre désignation AFNOR CuBe2, ou également désigné BERYLLIUM ST25 suivant l'ancienne nomenclature. Ce type Page N° 2 - 4 d'alliage permet de garantir une bonne conductibilité électrique et une borine tenue mécanique. Les mors sont isolés électriquement et thermiquement de la presse et entre eux. 40 La forme et la section des mors sont adaptés à la section des cosses utilisées afin de pouvoir garantir une parfaite évacuation de l'émail du fil ou des fils à l'endroit du sertissage Les mors sont reliés à un générateur de puissance (3) constitué d'un transformateur torique, d'une puissance de 1kVA, alimenté par un gradateur piloté. Le circuit secondaire du transformateur, constitué d'une seule spire de section de 500 mm2 est 45 capable de délivrer une intensité de 3 000 A. Le générateur de puissance est dimensionné en puissance en fonction des tailles des cosses, futs, chemises ou manchons et en fonction du nombre, des dimensions et des formes des fils concernés qui peuvent êtres ronds, plats (méplat) ou d'autres formes géométriques. 50 Les fils sont préalablement introduits sans dénudage dans une cosse tubulaire, un fût, un manchon ou une chemise en cuivre correspondants éventuellement à la norme NFC 20-130 mais également en tout autre forme et matériau conducteur comme l'aluminium, l'acier. La section est adaptée aux nombres et aux diamètres du ou des fils. Pour simplifier l'explication et afin d'éviter une répétition lourde, il ne sera plus utilisé 55 que le terme de manchon pour désigner une cosse, un fût, une chemise ou un manchon à sertir dans les textes suivants. L'ensemble ainsi constitué est placé entre les mors du dispositif de sertissage. Les mors du dispositif sont refermés avec une pression de quelques bars destinée à immobiliser le manchon et de permettre la mise en contact électrique des mors sur le manchon. 60 Le manchon est alors chauffé par l'Effet Joule du générateur de puissance, lorsque le générateur de puissance est mis en marche. Le générateur de puissance fonctionne suivant une rampe de montée en courant afin de chauffer progressivement l'ensemble manchon plus fils. Les fils en contact périphérique avec l'intérieur du manchon sont d'abord chauffés par 65 transfert thermique de l'échauffement du manchon. La pression des mors est asservie avec la montée en température afin de dépasser les températures de thermo-plasticité des fils émaillés. Les températures de thermo-plasticité sont dépendantes de la nature du fil concerné. En générale une température comprise entre 450 et 500°C permet de couvrir l'ensemble des produits émaillés standards de tous les 70 fabricants de fils émaillés. La pression appliquée permet la déformation de l'émail du fil, qui dans un premier temps vient combler les interstices de foisonnement du fil avec évacuation de l'air entre les Page N° 3 - 4 fils. Puis la température s'élevant, l'émail change d'état et passe en état de fusion. Les forces de pression permettent l'évacuation de l'émail sans oxydation du cuivre ou de 75 l'aluminium car les contacts métalliques se substituent à l'émail au fur et à mesure du processus et ceci en l'absence d'oxygène de l'air pouvant oxyder le cuivre ou l'aluminium. La pression appliquée progressivement permet de déformer les fils de cuivre ou d'aluminium et de transférer les calories aux fils contigus. L'évacuation de l'émail se propage de la périphérie au centre afin de créer un bloc parfaitement homogène en contact 80 continu et sans le moindre interstice d'air ou d'émail résiduel. La figure 1 représente la presse hydraulique. La figure 2 représente les mors électrodes de conformage La figure 3 représente le schéma du générateur de puissance électrique avec le gradateur et le transformateur torique. 85 La presse est ici hydraulique et manuelle, mais elle peut parfaitement être motorisée avec une autre source d'énergie et un autre type d'actionneur comme un moto-réducteur électrique, un vérin pneumatique avec multiplicateur hydraulique sans que cela ne change la revendication du brevet. Elle assure la force de sertissage de la cosse, du fût, du manchon ou de la chemise cuivre, aluminium ou autre matériau conducteur électrique utilisé. 90 La pression hydraulique peut monter jusqu'à 2.50 bars et se traduit par une force de fermeture pouvant être de 4.000 daN. Les mors sont ici dessinés afin d'assurer un sertissage-conformage d'une cosse de section efficace 10 mm2 de type NFC 20-130. Ils permettent le sertissage-conformage sur une longueur de 8 mm de la cosse. La section de sertissage est ici déterminée pour 45 fils de 95 0,50 mm de diamètre. Chaque mors a une forme de demi-lune obtenue par alésage de 7 mm puis réduction de 1 mm de chaque plan de contact. La section efficace des mors fermés est alors de 27,93 mm`. Les mors sont fixés chacun sur une large plaque d'aluminium afin de pouvoir être fixée par l'intermédiaire d'une large plaque d'isolant qui peut admettre la pression de fermeture de la presse. Les mors sont raccordés électriquement à la spire 100 secondaire du transformateur torique. Cette spire est constituée d'un empilement de 20 feuilles de cuivre de 25 mm x lmm d'épaisseur afin de former un conducteur souple pouvant suivre sans contrainte mécanique le mouvement de fermeture des mors. Le dispositif selon l'invention est destiné à assurer de manière très rapide, fiable et sans pollution de désémaillage, la connexion électrique des fils émaillés de bobinages. Il 105 concerne les industries des moteurs électriques, des générateurs électriques comme les alternateurs ou dynamos, des transformateurs, et des bobines de toute nature. Il permet d'assurer la connexion d'un nombre important de fils qui peut être par exemple supérieur à 100 dans une même cosse et ceci en moins de 30 secondes. REVENDICATIONS 1) Dispositif de connexion électrique de fils émaillés sans dénudage caractérisé en ce qu'il comporte deux électrodes de chauffe électrique assurant également la fonction de sertissage-conformage dans une cosse, un fût, un manchon, un tube ou une chemise métallique. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les fils lors du processus de connexion ne sont pas en contact avec l'oxygène de l'air et ne sont donc pas oxydés grâce à la pression appliquée par les mors durant toute la durée du fluage de l'émail. 3) Dispositif selon les revendications précédentes caractérisé en ce qu'il permet la connexion de plusieurs fils émaillés de même dimension ou de dimensions différentes à la 10 température de fluage de l'émail sans oxydation des fils. 4) Dispositif selon les revendications précédentes caractérisé en ce qu'il permet la connexion de fils émaillés cuivre, mais également aluminium. 5) Dispositif selon les revendications précédentes caractérisé en ce qu'il contrôle le couple pression et ou température afin que l'émail du fil ne soit pas carbonisé et durci pour 15 qu'il puisse toujours fluer et être évacué en continu de la zone de contact électrique lors de la montée en pression. 6) Dispositif selon les revendications précédentes caractérisé en ce qu'il contrôle le couple pression et ou température afin que l'émail du fil ne soit pas carbonisé et durci, afin de ne pas réduire la section des fils de la zone de contact électrique lors de la montée en 20 pression.