<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention concerne la fabrication des 'bobine.? élec- tromagnétiques dans lesquelles les spires sont séparées par une matière i- solante.
Ces bobines sont fabriquées ordinairement en enroulant du fil métallique à section ronde en larges couches sur un noyau. Le fil rond fournit un facteur d'encombrement médiocre, mais l'emploi du fil à section rectangulaire n'est pas possible sur les machines automatiques à cause des difficultés créées par la torsion du fil, difficultés particulièrement grandes si le fil est extrêmement fin.
L'invention a pour objet une bobine électromagnétique en spirale comprenant une spirale de feuille métallique mince, dont les spires sont séparées par une couche mince d'une matière pleine isolante.
L'invention a aussi pour objet un procédé destiné à fabriquer de telles bobines électromagnétiques en spirale et consistant à enrouler simultanément une feuille de tôle et une feuille de matière isolante sur un noyau, les deux feuilles coïncidant l'une avec l'autre, et à découper en tranches des bobines en spirale dans cet ensemble formé par le noyau et son enroulement.
On peut imprégner ces bobines en spirale avec de la cire, de la résine, une matière plastique ou d'autres matières isolantes avant le dé- coupage en tranches ; peut les utiliser directement, comme bobines à haute fréquence, ou les. renfermer partiellement ou totalement dans une matière magnétique, ou encore les placer sur un noyau magnétique. Ces bobines peuvent être empilées les unes sur les autres, séparées les unes des autres par une mince couche de matière isolante, ou par une pellicule isolante, avec les spirales connectées en série si on désire avoir un grand nombre de spires, avec quelques-unes des bobines agissant comme des circuits primaires tandis que les autres servent de circuits secondaires si on désire réaliser finalement un transformateur.
Une première spirale peut être utilisée comme primaire, la suivante comme secondaire, et ainsi de suite si on désire avoir un couplage serré; toutes les spirales primaires peuvent être ensemble et toutes les spirales secondaires également groupées, si on désire avoir un couplage plus lâche.
Quand on tranche les couches enroulées pour obtenir des bobines, les spires peuvent se trouver court-circuitées, mais on peut supprimer les court-circuits par attaque au moyen d'un acide qui dissout le métal ; attaque par un acide doit durer assez longtemps pour dissoudre le métal en court-circuit, mais pas assez longtemps pour dissoudre une grande quantité du métal non court-circuit', dans les interstices de la bobine. On a constaté cependant que, si l'outil de coupe est extrêmement mince et effilé, et si on maintient sa vitesse d'avance dans la bobine à une certaine valeur critique par rapport à la rotation de la pièce, on peut exécuter l'opération de tranchage sans produire aucun court-circuit et par conséquent sans avoir besoin de recourir à l'attaque par un acide.
Les bobines obtenues par le présent procédé sont supérieures aux bobines ordinaires obtenues par enroulement de fil en raison de la plus faible épaisseur de]l'isolant que l'on peut utiliser entre les couches, de la section rectangulaire des conducteurs et de la faible épaisseur de la matière conductrice. En outre, le prix de fabrication des bobines est beaucoup plus faible que celui des bobines courantes ayant des caractéristiques analogues, et la fabrication peut être adaptée plus facilement à des machines complètement automatiques.
D'autres caractéristiques, avantages et buts de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre et qui ce réfère au dessin annexé.
<Desc/Clms Page number 2>
Sur ce dessin :
La Fig. 1 représente une feuille métallique et une feuille de papier en cours d'enroulement simultané sur un noyau.
La Fig. 2 représente le cylindre obtenu subissant l'opération - de tranchage pour être transformé en disques multiples.
La Fig. 3 représente une seule bobine obtenue de cette manière et analogue à un disque.
La Fig. 4 représente en coupe radiale un moyen pour connecter les bobines en spirales analogues à des disques.
Sur la Fig. 1, un noyau cylindrique 1, pouvant être par exemple en bois, tourne de manière à enrouler sur ce noyau la feuille de papier 2 et la feuille métallique 3 ; sens de rotation est représenté par la flè- che . Les feuilles 2 et 3 peuvent être déroulées à partir de bobines séparées 4 et 5; on les enroule ensemble sur le noyau 1 en faisant tourner celui-ci, que l'on peut monter à cet effet sur un mandrin de tour. Les rou-' leaux 12 et 13 de papier et de tôle peuvent tourner respectivement autour des arbres 4 et 5 qui peuvent être fixes. Le papier utilisé peut être du papier isolant du type employé dans les condensateurs et peut avoir par exemple une épaisseur égale tout au plus à 0,007 mm.
La feuille métalli- ' que est également mince, et peut avoir une épaisseur de 0,006 mm; une feuille d'aluminium peut donner satisfaction dans la plupart des applications. Les avantages du procédé de l'enroulement sont tels qu'en utilisant une feuille d'aluminium on obtient pour la bobine terminée une résistance sensiblement égale à celle obtenue en utilisant du cuivre dans les enroulements ordinaires en fil. Quand on utilise le cuivre dans les bobines décrites dans la présente demande, les caractéristiques des bobines sont très supérieures à celles des bobines à enroulement de fil. Cependant, on ne peut pas généralement obtenir une feuille de cuivre avec une épaisseur aussi faible qu'une feuille d'aluminium.
Quand on utilise comme conducteur une feuille d'aluminium, on utilise aussi généralement une certaine longueur d'une feuille de cuivre appliquée sur la feuille d'aluminium et superposée aux extrémités de celle-ci afin de faciliter la soudure des connexions.
Si la feuille de cuivre chevauche sur la feuille d'aluminium dans plusieurs spires, on réalise un joint plus solide entre le cuivre et l'aluminium.
On imprègne ensuite avec de la cire le cylindre 6 ainsi enroulé, en le mettant dans un récipient de cire fondue, pendant 24 h environ à l' air libre, puis pendant environ 48 h sous vide. On laisse ensuite le cylindre sécher.
La cire utilisée est de préférence une'cire dont le point de fu-, sion est supérieur à la température à laquelle% bobine est portée par la @ friction du tranchage. Les cires fondant à 115,5 C ont été trouvées satisfaisantes ; on peut les chauffer jusqu'à 135 C pendant l'imprégnation. Au lieu de cire, on peut utiliser différentes résines et matières plastiques, par exemple le polyéthylène, le polystyrène, et les plastiques de polyvinyle.
L'imprégnation, non seulement réalise l'isolement électrique, mais maintient également en un seul bloc le cylindre 6 et l'empêche de se dérouler.
Quand on a enroulé la bobine sur le cylindre jusqu'aux dimensions désirées et quand on l'a ensuite imprégnée, on découpe en tranches le cylindre résultant 6 de manière à obtenir des disques 7; ce tranchage s'exé-' oute avec une lame de rasoir 8, que l'on peut monter sur un bras métalli- que 9 fixé par un porte-outil d'un tour ; lecylindre 6 est fixé dans le man- drin du tour et dans la position voulue pour être découpé par l'outil, qui doit être placé à angle droit par rapport à l'axe longitudinal du cylindre 6. Dans un exemple particulier, le cylindre 6 avait une longueur de 76,2 mm
<Desc/Clms Page number 3>
et les disques obtenus en le découpant en tranches avaient une longueur d'environ 0,3 mm.
Pour obtenir les meilleurs résultats dans le tranchage du cylindre 6 en disques 7 sans court-circuiter les spires, l'avance transversale du tour ne doit pas être supérieure, pour chaque révolution du cylindre 6, à l'épaisseur combinée d'une feuille de tôle et d'une feuille de papier, autrement dit à la distance radiale entre les lignes médianes de deux spires adjacentes
Comme on le voit sur la Fig. 3, chaque bobine résultante 7 en ' forme de disque comporte un contact 10 à son extrémité intérieure et un au- tre contact 11 à son extrémité extérieure. Le noyau 1 est supposé enlevé dans la bobine de cette figure.
Si l'on empile les bobines A, B, représentées en coupe radiale sur la Fig. 4, de manière que leurs enroulements soient tous dans le même sens, le contact intérieur 10 d'une bobine est connecté au contact extérieur 11 de la bobine suivante si on désire que les bobines soient connectées en série. Si les bobines A, B sont alternativement inversées de manière que leurs enroulements aient des sens opposés, on peut relier alors les bobines en connectant ensemble les bornes métalliques intérieures 10-10 de deux bobines par l'intermédiaire du fil 14, les bornes métalliques extérieures 11,11 de la paire suivante de bobines par l'intermédiaire du fil 15 et ainsi de suite, les deux bornes métalli-' ques 11, 11 des extrémités extérieures de la pile de bobines étant laissées libres pour être connectées à l'extérieur.
Les bobines connectées de cette manière sont naturellement en série, bien qu'on puisse aussi les connecter en parallèle si on le désire.
Bien que les bobines A, B soient représentées comme enroulées sur un noyau constitué par un cylindre circulaire, le noyau peut aussi avoir une section carrée, rectangulaire, ou d'une autre forme désirée quel conque. On a décrit dans l'exemple choisi des bobines dans lesquelles l'isolement est obtenu avec du papier et qui sont imprégnées de cire après l'enroulement; mais on peut éliminer le papier si on utilise un revêtement plastique isolant sur un côté de la tôle. On peut enrouler du papier sur le noyau si on le désire.
Le noyau représenté sur la Fig. 4 est en matière isolante et son diamètre est faible par comparaison avec le diamètre extérieur des bobines A, B. On peut donner au noyau un diamètre plus important si on le désire.
D'autre part, on peut retirer le noyau isolant 1 et introduire à sa place un noyau de fer ou d'une autre matière ferro-magnétique.
Les bobines plates en forme de disque peuvent être empilées sur un noyau en fer, si on le désire. Au lieu de placer une seule bobine ou un groupe de bobines sur un noyau, on peut l'entourer par une cuvette ou cylindre fermé constitué par de la limaille de fer pressée ou par une poudre d'oxyde de fer dans laquelle on introduit comme liant une petite quantité d'une matière plastique, telle'que du phénolformaldéhyde.
On peut isoler la feuille métallique avant l'enroulement, si on le désire, en pulvérisant sur cette feuille une mince couche de fritte de verre ou de céramique, la bobine étant chauffée suffisamment après l'enroulement pour faire fondre la feullle et sceller le tout en un seul bloc.
Bien qu'un outil du type lame de rasoir soit très efficace, on peut aussi utiliser un outil à roue rotative entraînée dans un sens opposé à celui de la rotation du cylindre 6.
La feuille métallique utilisée est trop mince pour former par elle-même des spires écartées et pouvant se supporter elles-mêmes, mais quand elle est enroulée, comme on l'a expliqué, avec du papier ou une autre matière isolante entre les spires, l'ensemble obtenu est parfaitement rigide.
<Desc/Clms Page number 4>
Au lieu de connecter ensemble les bobines A, B de la Fig. 4, par les fils 14, 15, on peut les connecter en tordant ensemble les extrémités 10,10 ou 11, 11.