Brevet FR3040236A1 — publié le 20170224

La présente invention se rapporte à une bobine électro- magnétique comportant un support d'enroulement muni d'un enroulement ayant un nombre impair de couches. L'invention se rapporte également à un procédé pour ap- pliquer un enroulement sur un support d'enroulement d'une bobine électromagnétique. Etat de la technique On utilise des bobines électromagnétiques dans de mul- tiples applications. Les dispositifs de démarreur de moteur à combus- tion interne sont équipés d'un relais d'engrènement muni d'une bobine électromagnétique avec deux enroulements concentriques ayant le même nombre de spires avec des fonctions différentes. L'un des enroulements constitue l'enroulement d'engagement qui commande la manoeuvre d'engrènement du pignon du démarreur. L'autre enroulement sert d'enroulement de maintien qui tient en place le pignon déjà engre- né. Du fait que les deux fonctions décrites nécessitent des formes différentes (opération d'engrènement et opération de maintien) le diamètre de fil est différent pour l'enroulement d'engagement et l'enroulement de maintien. Un tel relai d'engagement est connu selon le document DE 10 2008 043 191 Al. Pour des raisons de fabrication, en général pour les bo- bines électromagnétiques il faut que les extrémités des enroulements sortent d'un côté de la bobine. Dans le cas de l'état de la technique cela s'obtient par le choix d'un nombre entier de spires d'enroulement. L'enroulement direct constitue une couche d'enroulement et l'enroulement inverse suivant constitue également une couche d'enroulement. Il faut en outre que les couches d'enroulement remplissent aussi complètement que possible l'enroulement pour arriver à un coefficient de remplissage maximum par un enroulement ortho- cyclique. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet une bobine électroma- gnétique comportant un support d'enroulement recevant un enroule- ment avec un nombre impair de couches, bobine caractérisée en ce que 3040236 2 le support d'enroulement comporte sur son corps de base recevant la première couche d'enroulement, des premiers éléments de positionnement pour positionner un enroulement et des seconds éléments de positionnement pour positionner l'enroulement inverse dans la zone de 5 croisement et les premiers éléments de positionnement en dehors de la zone de croisement définissent des intervalles d'enroulement pour l'enroulement direct dans lesquels on place l'enroulement inverse. La bobine électromagnétique selon l'invention a l'avantage de réaliser sur le support d'enroulement un nombre impair 10 de couches d'enroulement avec un coefficient de remplissage élevé ; les deux extrémités de fil de l'enroulement sortent d'un côté de la bobine. Cela résulte notamment de ce que l'enroulement direct est fait avec un intervalle d'enroulement de façon que l'enroulement inverse puisse être logé dans l'espace intermédiaire entre les spires. Ainsi le premier enrou- 15 lement direct et le premier enroulement inverse constituent une seule couche d'enroulement. D'autres couches d'enroulement peuvent être superposées avec des spires juxtaposées pour lesquelles l'enroulement direct constitue une couche d'enroulement et l'enroulement inverse constitue une autre couche d'enroulement. L'invention permet de réali- 20 ser des bobines électromagnétiques ayant un nombre impair de spires et qui assurent un coefficient de remplissage élevé et dont les extrémités des spires sortent d'un côté de la bobine électromagnétique. Les éléments de positionnement selon l'invention garan- tissent alors le respect d'un écart nécessaire entre les spires de la 25 couche correspondant à l'enroulement direct pour que l'enroulement inverse puisse se placer d'une manière aussi ajustée que possible dans les intervalles des spires. De plus, les éléments de positionnement définissent une zone de croisement dans laquelle l'enroulement inverse croise la couche de l'enroulement direct. On a ainsi des conditions 30 d'enroulement, définies dans la zone de croisement et aussi dans le res- tant de la zone de cette couche d'enroulement formée par l'enroulement direct et l'enroulement inverse. Les éléments de positionnement sont de préférence sous la forme d'étroites nervures de guidage en saillie du corps de base du 35 support d'enroulement et le cas échéant également d'une couche inter- 3040236 3 médiaire. Les éléments de positionnement doivent aussi être des goulottes de guidage périphériques du corps de base recevant l'enroulement direct en laissant une distance entre les différentes spires. Dans tous les cas, les éléments de positionnement permettent d'appliquer étroite- 5 ment l'enroulement inverse entre les spires de l'enroulement direct. Cela résulte de ce que les éléments de positionnement chevauchent les spires de l'enroulement direct seulement dans la zone inférieure. Pour que les éléments de positionnement de l'enroulement direct de la première couche d'enroulement ne gênent pas 10 l'application d'un enroulement inverse, la hauteur des éléments de posi- tionnement en saillie du support d'enroulement est inférieure à l'épaisseur du fil d'enroulement qui se place entre ces éléments de positionnement. Si la hauteur des éléments de positionnement est inférieure à la moitié de l'épaisseur du fil d'enroulement, les fils de l'enroulement 15 direct et ceux de l'enroulement inverse seront bobinés de façon à être juxtaposés étroitement sur le support d'enroulement. Pour les seconds éléments de positionnement qui servent à positionner l'enroulement inverse dans la zone de croisement, leur hauteur sera avantageusement choisie pour que ces éléments de posi- 20 tionnement ne dépassent pas de l'enroulement inverse. Cela signifie que la hauteur des seconds éléments de positionnement est certes supérieure à l'épaisseur de l'enroulement direct, mais inférieure à la hauteur maximale de l'enroulement inverse dans la zone de croisement. Les seconds éléments de positionnement peuvent avantageusement avoir une 25 hauteur qui correspond à 1,3 fois jusqu'à 1,7 fois l'épaisseur du fil d'enroulement. Les autres couches d'enroulement appliquées au-dessus de la première couche d'enroulement sont, de préférence, réalisées sous la forme d'enroulements directs et d'enroulements inverses étroitement 30 juxtaposés si bien que chaque autre enroulement forme une couche d'enroulement et ainsi chaque autre enroulement inverse forme une couche intermédiaire. Les enroulements avec des couches d'enroulement impaires seront réalisés pour que les deux extrémités d'enroulement sortent d'un côté du support d'enroulement. 3040236 4 La bobine électromagnétique peut avoir un premier enroulement en bas et un second enroulement en haut et qui sont séparés l'un de l'autre par une couche intermédiaire. L'enroulement supérieur peut être réalisé de façon garantie sur la couche intermédiaire avec un 5 nombre impair de spires comme cela est le cas pour l'enroulement du bas prévu sur le corps de base de la bobine électromagnétique. Dans ce cas il est avantageux que la couche intermédiaire soit, elle aussi, réalisée comme support d'enroulement avec des éléments de positionnement pour appliquer sur la couche intermédiaire, une première couche 10 d'enroulement formée d'un enroulement direct et d'un enroulement in- verse. Dans la zone de croisement, les spires de l'enroulement direct et celles de l'enroulement inverse seront juxtaposées en laissant un intervalle. Ainsi, il est possible sans difficulté de réaliser également l'enroulement supérieur appliqué sur la couche intermédiaire, un 15 nombre impair de spires d'enroulement. De façon particulièrement avantageuse, la zone de croisement du corps de base et celle de la couche intermédiaire ne se correspondent pas radialement l'une au-dessus de l'autre suivant l'axe longitudinal du support d'enroulement, mais ces zones de croisement 20 sont décalées de façon opposée pour que les surépaisseurs de bobinage des deux zones d'enroulement ne s'additionnent pas. L'invention a en outre pour objet un procédé pour appli- quer un enroulement avec un nombre impair de couches d'enroulement sur un support d'enroulement d'une bobine électromagnétique, procédé 25 caractérisé en ce qu'on forme une première couche d'enroulement avec un enroulement direct et un enroulement inverse, l'enroulement direct ayant un écart entre les spires de façon à recevoir les spires de l'enroulement inverse dans les intervalles entre les spires qui subsistent entre les différentes spires de l'enroulement direct, chaque spire de 30 l'enroulement direct étant croisée par une spire de l'enroulement in- verse dans la zone de croisement. Ce procédé permet de réaliser un nombre impair de couches pour une bobine électromagnétique. Cela permet d'adapter de façon optimale le nombre de couches d'enroulement aux différentes né- 35 cessités tout en ayant les extrémités du fil de bobinage, sortant latéra- 3040236 5 lement de la bobine, ce qui est souvent exigé pour des raisons de fabrication et ce qui est au moins en soi très avantageux. Le procédé d'enroulement au bobinage selon l'invention permet de réaliser également un nombre pair de couches d'enroulement 5 qui permettent alors de sortir les extrémités d'enroulement sur les côtés opposés de la bobine électromagnétique, dans la mesure où cela est souhaité pour certaines applications. Dessins La présente invention sera décrite ci-après, de manière 10 plus détaillée à l'aide d'exemples de bobine électromagnétique représen- tée dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 montre un support d'enroulement d'une bobine électromagnétique munie d'éléments de positionnement en forme de nervures, 15 la figure 2 montre le support d'enroulement de la figure 1 muni d'un enroulement direct, la figure 3 montre le support d'enroulement de la figure 1 avec l'enroulement direct et en partie l'enroulement inverse, la figure 4 montre le support d'enroulement de la figure 1 avec 20 l'enroulement direct complet et l'enroulement inverse complet, la figure 5 est une coupe selon la ligne de coupe A-A du support d'enroulement de la figure 1, la figure 6 montre le support d'enroulement de la figure 1 avec l'indication de la position d'une couche intermédiaire, 25 la figure 7 montre la moitié supérieure d'une coupe longitudinale d'une bobine électromagnétique. Description de modes de réalisation Selon la figure 1, le support d'enroulement 1 d'une bo- bine électromagnétique se compose d'un corps de base 2 essentielle- 30 ment symétrique en rotation ayant deux brides latérales 3, 4. Pour positionner exactement les différentes spires dans une première couche d'enroulement, le corps de base 2 comporte des profils ou autres éléments de positionnement. Dans l'exemple de réalisation présenté, on a des premiers éléments de positionnement 5 et des seconds éléments de 35 positionnement 6 ; les premiers éléments de positionnement 5 servent à 3040236 6 positionner l'enroulement direct 7 sur le corps de bobine 1 comme le montre la figure 2. Pour l'enroulement inverse 8 qui est représenté en partie à la figure 3 et complètement à la figure 4, on a des seconds éléments de positionnement 6 qui dépassent légèrement de l'enroulement 5 direct 7 dans la zone de croisement 9. La zone de croisement 9 est la zone dans laquelle l'enroulement inverse 8 croise les différentes spires de l'enroulement direct 7. Les premiers éléments de positionnement 5 dépassent le corps de base 2 d'une hauteur inférieure à l'épaisseur du fil 10 d'enroulement 10. En revanche, les seconds éléments de positionne- ment 6 dépassent le corps de base 2 d'une hauteur supérieure à l'épaisseur du fil enroulé 10 et inférieure à la double épaisseur du fil enroulé 10. Ainsi, d'une part, les seconds éléments de positionnement 6, constituent un guidage latéral de l'enroulement inverse 8 dans la 15 zone d'intersection 9 et, d'autre part, ces éléments de guidage ne dépas- sent pas l'enroulement inverse 8 dans la zone d'intersection 9. Les seconds éléments de positionnement 6, comme cela apparaît bien, notamment aux figures 1 et 2, sont, certes, des nervures de guidage courtes, représentées inclinées dans la zone de croisement 20 9. Les premiers éléments de positionnement 5 s'étendent à l'extérieur de la zone de croisement 9, de préférence sur toute la surface enveloppe résiduelle du corps de base 2, si bien qu'au-delà de la zone de croisement 9, les spires de l'enroulement direct 7 sont positionnées 25 exactement pour que l'enroulement inverse 8 puisse être posé de ma- nière précise dans les intervalles entre spires 11 qui subsistent. Comme le montre la figure 3, l'enroulement inverse 8 est mis dans les intervalles 11 entre les spires. La figure 4 montre la première couche d'enroulement 12 30 d'un enroulement de bobine, appliqué complètement ; la première couche 12 est formée par l'enroulement direct 7 et par l'enroulement de retour 8. Les extrémités de fil 13, 14 des fils d'enroulement 10 peuvent sortir sur le côté du support d'enroulement 1 de la bobine électromagnétique. Si, toutefois, contrairement à la représentation de la figure 4, 35 on prévoit d'autres couches d'enroulement, chacune des couches peut 3040236 7 être faite de manière habituelle comme enroulement direct et ensuite comme autre couche pour l'enroulement inverse avec des spires étroitement juxtaposées. On pourra alors appliquer un nombre impair de couches d'enroulement sur le support 1 ; les extrémités 13, 14 des fils 5 sortiront en commun d'un côté du support d'enroulement 1. Les autres couches d'enroulement appliquées après la première couche d'enroulement sont ajoutées de façon habituelle. La figure 5 montre la coupe A-A de la figure 1. Cette re- présentation montre notamment l'extension et la disposition des pre- 10 miers éléments de positionnement 5 et des seconds éléments de positionnement 6 en saillie du corps de base 2 du support d'enroulement 1. La zone de croisement 9 se trouve ainsi sur le côté droit du corps de base 2 selon le dessin, là où se trouvent les seconds éléments de positionnement 6. 15 A la différence de la figure 1, dans la vue en coupe A-A de la figure 5 on a représenté en partie le fil de bobinage 10 de l'enroulement direct 7 et cela à l'extérieur de la zone de croisement 9. La représentation du fil d'enroulement 10 montre que celui-ci dépasse légèrement les premiers éléments de positionnement 5 et a une épaisseur 20 plus faible que la hauteur des seconds éléments de positionnement 6 qui dépassent le positionnement de l'enroulement arrière 8 dans la zone d'intersection 9. La figure 6 et la figure 7 se rapportent à un exemple de réalisation avec une couche intermédiaire 15 appliquée sur un premier 25 enroulement non représenté pour pouvoir appliquer, sur la couche in- termédiaire 15, un second enroulement avec également un nombre de paires d'enroulements dont la sortie des extrémités des fils se fait en commun sur un côté du support d'enroulement 1. La couche intermédiaire 15 représentée séparément à la figure 7 a des éléments de posi- 30 tionnement 5, 6, analogues à ceux du support d'enroulement du corps de base 2 comme cela est représenté aux figures 1, 4 et 6. La figure 6 montre la position de la couche intermédiaire 15 indiquée par des traits interrompus. Dans l'intervalle 16 entre le corps de base 2 et la couche intermédiaire 15 qui sera appliquée ultérieurement, on peut avoir un 35 premier enroulement servant par exemple à rétracter le relais. Sur la 3040236 8 couche intermédiaire 15 on applique alors un second enroulement, par exemple pour maintenir le relais engagé. On peut ainsi appliquer des enroulements différents sur le support d'enroulement 1 permettant différentes intensités d'aimantation. 5 La figure 8 montre la moitié supérieure d'une coupe lon- gitudinale d'une bobine électromagnétique à trois couches d'enroulement 12, 17, 18. Les enroulements inverses sont représentés avec des sections de fils en noir. Les autres sections de fils formées par des cercles représentent les enroulements directs. 10 3040236 9 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Support d'enroulement 2 Corps de base 5 3, 4 Brides 5 Premiers éléments de positionnement 6 Seconds éléments de positionnement 7 Enroulement direct 8 Enroulement inverse 10 9 Zone de croisement 10 Fil d'enroulement 11 Intervalle entre les spires 12 Première couche d'enroulement 13, 14 Extrémités du fil d'enroulement 15 15 Couche intermédiaire 17, 18 Couches d'enroulement 20 REVENDICATIONS1°) Bobine électromagnétique comportant un support d'enroulement (1) recevant un enroulement avec un nombre impair de couches, bobine caractérisée en ce que sur son corps de base (2) recevant la première couche d'enroulement (12), le support d'enroulement (1) comporte des premiers éléments de positionnement (5) pour positionner un enroulement (7) et des seconds éléments de positionnement (6) pour positionner l'enroulement inverse (8) dans la zone de croisement (9), et les premiers éléments de positionnement (5) en dehors de la zone de croisement (9) définissent des intervalles d'enroulement (11) pour l'enroulement direct (7) dans lesquels on place l'enroulement inverse (8). 2°) Bobine électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments de positionnement (5, 6) sont des nervures de guidage en saillie du corps de base (2) du support d'enroulement (1). 3°) Bobine électromagnétique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les premiers éléments de positionnement (5) servant à positionner la première couche d'enroulement (12) ont une hauteur inférieure à l'épaisseur du fil d'enroulement (10) qui se place entre les premiers élé- ments de positionnement (5). 4°) Bobine électromagnétique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les seconds éléments positionnement (6) servant à positionner l'enroulement inverse (8) dans la zone de croisement (9) ont une hau- teur supérieure à l'épaisseur de l'enroulement direct (7), cette hauteur étant inférieure au double à la section du fil d'enroulement (10). 5°) Bobine électromagnétique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que 3040236 11 au-dessus de la première couche d'enroulement (12) formée par l'enroulement direct (7) et l'enroulement inverse (8), on applique d'autres couches d'enroulement (17, 18) en nombre pair qui se composent, chaque fois, d'un enroulement direct ou d'un enroulement inverse. 5 6°) Bobine électromagnétique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que sur un enroulement, on applique une couche intermédiaire (15) comme autre support d'enroulement avec des éléments de positionnement (5, 6) 10 et sur la couche intermédiaire (15) on applique une couche d'enroulement formée d'un enroulement direct et d'un enroulement inverse. 7°) Bobine électromagnétique selon la revendication 6, 15 caractérisée en ce que la zone de croisement (9) du corps de base (2) et la zone de croisement (9) de la couche intermédiaire (15) ne sont pas superposées radialement par rapport à l'axe longitudinal du support d'enroulement (1). 20 8°) Procédé pour appliquer un enroulement avec un nombre impair de couches d'enroulement sur un support d'enroulement (1) d'une bobine électromagnétique, procédé caractérisé en ce qu' on forme une première couche d'enroulement avec un enroulement di- 25 rect (7) et un enroulement inverse (8), l'enroulement direct (7) ayant un écart entre les spires de façon à recevoir les spires de l'enroulement inverse (8) dans les intervalles entre les spires (11) qui subsistent entre les différentes spires de l'enroulement direct (7), 30 chaque spire de l'enroulement direct (7) étant croisée par une spire de l'enroulement inverse (8) dans la zone de croisement (9). 9°) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que 3040236 12 l'on réalise d'autres couches d'enroulement (17, 18) avec des spires étroitement juxtaposées comme enroulement direct ou comme enroulement inverse. 5