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"Procédé et installation pour le bobinage des stators de machines monophasées ou polyphasées à deux ou plusieurs pôles"
Le plus souvent le bobinage des,stators de machines électriques est effectué par le procédé "par éléments". Pour cela on réalise les bobines dans des gabarits sur une maohine à bobiner, soit individuellement, soit par groupes d'éléments dépendante entre eux.
Le gabarit est alors dimensionné de telle sorte que la largeur du faisceau de conducteurs corresponde sensiblement à la largeur des rainures du stator et que la distance entre les flasques de bo bine corresponde à la distance entre rainures-du stator, dans le- quel la bobine doit être montée ; avec un tel dimensionnement la
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différence entre les longueurs de fil les plus faibles et les plus grandes d'une spire, a une grandeur telle que, lors du montage de la bobine qui sera décrit plus loin, la tête de bobine puisse être oonformée en un faisceau de conducteurs convenable. La plus grande longueur de fil d'une spire est alors maintenue à la grandeur qui est juste nécessaire, de sorte que la consommation de fil soit aussi faible que possible.
L'inconvénient de ce dimensionnement donné aux bobines réside en ce que la bobine, le plus souvent un peu comprimée sur elle-même, est gliaée axialement dans l'alésage du stator, après quoi il est nécessaire d'introduire les fils individuels radiale- ment à travars la fente des rainures dans la rainure de stator.
Dans le cas de stator@s courts aveo un alésage de grand diamètre, ce travail est relativement facile et peut être exécuté avec la sécurité voulue. Mais dans le cas de stators longs avec un alésage relativement petit tels qu'ils sont nécessaires par exemple pour les moteurs immergés à alésage réduit, ce procédé par mise en pla- ce d'éléments exige beaucoup de temps et est difficile à réaliser correctement en raison de la difficulté d'accès. Il en résulte dans les rainures de nombreux croisements de fils qui exigent une place importante, ce qui fait que le remplissage de rainure doit être prévu assez faible, ce qui cause une augmentation de la dépend se'de fer.
Cet inconvénient est particulièrement important dans le! cas d'enroulements avec un fil isolé à l'égard de l'eau parce que ' , . le diamètre extérieur de ces fils est très grand par rapport à la section du cuivre et à la dimension de la rainure.
Plusieurs procédés ont été proposés pour éviter ce bo- binage par éléments, dans lesquels les flasques de bobine sont glissés ou tirés axialement dans les rainure de stator. La difficulté dans tous ces procédés, réside en ce qu'il est nécessaire 'd'emmancher à force l'une des deux têtes de bobine axialement à travers la fente de rainure. '
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Dans un procédé connu, la fente de rainure est élargie suffisamment pour que pratiquement on dispose d'une rainure qui soit lisse jusqu'à l'alésage, aveo des flancs parallèles ou légère ment inclinés l'un par rapport à l'autre.
On bobine alors la bobi- ne avec une forme telle, que la tête de bobine, aux endroits où, lors de son introduction, elle doit glisser le long de la plus fai soit encore légèrement plus étroite que la rainure, ble largeur de rainure,\la différence entre les longueurs de spires restant cependant maintenue. Du fait de la grande largeur de la fente, les dents de stator sont également très étroites à l'alésa- ge, d'où il résulte de grandes pertes dans le passage direct du flux magnétique sur le fer de rotor. C'est pourquoi ce procédé de bobinage de stator ne peut pratiquement être employé que lorsque la fente d'air est choisie très g@@nde ou que, devant les dents de stator, on dispose une couche conductrice magnétiquement comme, par exemple, lorsqu'on emploie des types spéciaux de tubes fendus.
Dans un autre procédé connu, l'emmanchement de la tête de bobine à travers des fentes de rainure de stator de dimension normalement étroite, est rendu possible de la manière suivante. On bobine une bobine rectangulaire dans laquelle les fils se trouvent spire contre spire. Le c8té le plus long de la bobine, qui formera plus tard le flasque de bobine dans la rainure, est prévu de la quantité nécessaire plus long que la longueur de fer du stator, tandis que le côté le plus court, par exemple dans le cas de nachi. nes à deux pales, est un peu plus grand que l'alésage du stator.
La bobine est alors retirée du gabarit de bobinage et sa forme est) maintenue par des précautions appropriées. Sur le faisceau de con- ducteurs du coté le plus court de la bobine, qui est absolument plat et de largeur appropriée, on glisse alors une sorte de four- ohette à deux branches, dont chaque branche présente une fente étroite dans laquelle viennent se placer les fils. La distance en- tre les deux branches de la fourchette et leur forme extérieure sont choisies de telle sorte que l'ensemble peut être glissé axia-
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lement dans la fente de chaque rainure de stator dans laquelle la bobine doit être introduite.
Après que cette fourchette a été sou- levée et la fixation de forme de la bobine supprimée, les fils du flasque de bobine le plus long, qui étaient précédemment perpendi- culaires aux branches de fourchette sont recourbés de 90 jusqu'à ce qu'ils soient parallèles aux branches. La tête de bobine est ainsi maintenue absolument plane par la fourchette, tandis que les; fils qui forment le flasque de bobine se décalent l'un par rapport; à l'autre de manière à former un faisceau de conducteurs ayant ap- proximativement la même section transversale que la rainure de sta- tor. Dans cet état on pou se la fourchette à travers la fente de la rainure de stator de sorte que les flancs de bobine s'engagent dans la rainure.
Après retrait de la fourchette et décalage axial des fils de flancs l'un par rapport à l'autre, les têtes de bobine. se trouvent alors de chaque coté du paquet de fer comme faisceaux de conducteurs qui doivent être amenés sous la forme de têtes de ; bobinage. Mais on se heurte alors aux difficultés suivantes.
Dans le type spécial de bobinage qui est imposé par ce ' procédé, et en raison du pivotement ultérieur, on ne peut réaliser; les spires qu'en leur donnant toutes approximativement la même lon- gueur de fil. Lors de la conformation des têtes d'enroulement il ' en résulte des croisements de fils indésirables qui causent un é- crasement et un étirage de l'isolement des fils. Pour pouvoir for-! mer des têtes d'enroulement bien adaptées, il est nécessaire en ef- fet, comme il a été dit plus haut, qu'il existe une différence dé- terminée entre la plus petite et la plus grande longueur de fil d'une spire, différence qui est dépendante du dimensionnement du ; carter de stator. Or, dans le procédé décrit, cette différence ne peut pas être obtenue.
Un autre inconvénient de ce procédé réside en ce que chaque bobine doit être individuellement bobinée, puis retirée du dispositif pour être ensuite insérée de la manière dé- rite. Il en résulte la nécessité de jonction de fils entre les bo-
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bines à l'intérieur de chaque bobinage de phase, et ces jonctions, dans le cas de fils isolés à l'égard de l'eau de moteurs immergés, doivent être également isolées de même manière.
'Il serait'évident de chercher alors à bobiner les têtes de bobines dans des gabarits assez étroits pour qu'elles puissent être glissées, sans pivotement de déformation, directement à tra- vers les fentes de rainures. Mais de telles têtes de bobines ont nécessairement une grande extension axiale, telle, que la différen ce entre la longueur de fil la plus petite et la plus grande d'une spire, devient, contrairement au procédé précédemment décrit, trop grande, d'où il résulte que les têtes de bobines ne peuvent pas être correctement fermées. En outre, il y a une consommation de fil inutilement grande.
L'invention permet d'éviter ces inconvénients. Elle a notamment pour objet un procédé caractérisé en ce que, dans chaque bobine, l'une des deux têtes est bobinée, aux endroits, qui, lors de l'insertion de la bobine, doivent glisser à traver la fente de rainure de stator, avec une largeur plus faible que cette fente, tandis que la seconde tête est, lors de son bobinage, partagée en deux ou plusieurs faisceaux de conducteurs décalés entre eux dans le sens longitudinal de la bobine afin que la différence entre la plus petite et la plus grande longueur de fil d'une spire qui en résulte puisse être choisie à volonté.
La seconde tête de bobine peut ainsi être bobinée très large, par exemple à deux ou trois couches sans que la différence de longueur des spires soit plus grande que désirée. Mais on peut obtenir n'importe quelle différence de longueurs de fil désirée d'une spire du fait que la tête est séparée en deux ouplusieurs faisceaux décalés dans le sens de la longueur de la bobine. Ces faisceaux de conducteurs sont bobinés, dans une installation con- forme à l'invention décrite dans la suite, dans des gabarits par- tiels disposés tout près l'un de l'autre et décalés en escaliers
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l'un par rapport à l'autre.
Grâce à cela il est possible de bobi- ner les premières spires dans le gabarit partiel qui se trouve le , plus à l'extérieur dans le sens longitudinal et les spires suivan- tes dans les gabarits suivants à l'intérieur. De cette manière, on peut obtenir des longueurs de fil désirées pour les différentes spires, malgré la grande extension axiale qui est imposée pour l' ,autre tête de bobine à bobinage ét oit.
Le décalage axial des gabarits partiels est choisi, con- formément à l'invention, suffisamment grand pour que la différenoe, des longueurs de spire soit environ la même que dans le bobinag6 connu de la bobine entière dans une même largeur de rainure, oar l'expérience montre que les fils se laissent alors le mieux mettre, en place dans les tétes de bobine. En pratique, on obtient cela généralement avec deux gabarits partiels qui sont décalés entre eux approximativement de la moitié de l'extension axiale de la tê- te de bobine à bobinage étroit.
Pour obtenir encore une adaptation meilleure des lon- gueurs de spire individuelles, on peut cependant utiliser plusieurs gabarits partiels et il serait même possible de donner à chaque spire la longueur désirée si l'on prévoyait une gorge particulière pour chaque fil. ,
Dans le procédé de bobinage conforme à l'invention, les' bobines restent, après le bobinage, sur la moitié du dispositif de bobinage qui est pourvue de fentes étroites. Ce dispositif est con stitué, comme il sera décrit plus loin, de telle sorte que les bo- bines peuvent être glissées directement dans les rainures du eta- tor sans aucune déformation intermédiaire. En conséquence, il est possible de bobiner toutes les bobines d'une phase de la machine en oommun sans interruption de fil et de les insérer ensemble dans le rainures du stator.
Cette possibilité est particulièrement a- vantageuse, par exemple dans le cas de moteurs immergés avec bobi- nage en fils isolés à l'égard de l'eau, parce qu''on n'a pas besoin
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de prévoir, dans le bobinage, de raccordement de fils aveo isole- ment étanche.
L'invention s'étend, en outre, à une installation pour mise en application du procédé ci-dessus ou procédé similaire.
Elle s'étend également aux caractéristiques résultant de la description ci-après et des dessine annexés, ainsi qu'à leurs diverses combinaisons possibles. La description se rapporte à des exemples de réalisation d'une installation conforme à l'invention donnée à titre d'exemple non limitatif, pour le bobinage de stator d'un moteur polyphasé à deux p8les avec quatres bobines par pale.
La description est faite avec référence aux dessins joints, dans lesquels : figure 1 est une vue @@ coupe transversale du stator à bobiner ; figure 2 montre le dispositif de bobinage encore en place sur la bobineuse; figure 3 est une vue en élévation et coupe par A-A des deux moitiés du dispositif de bobinage; figure 4 est une coupe par B-B de la figure 2; figure 5 montre le faisceau formé à l'aide de tiges auxiliaires ; figures 6, 7, 8 sont des coupes à échelle agrandie du faisceau de conducteurs d'une bobine médiane par C-C, D-D, E-E de la figure 3 ; figure 9 est une vue en élévation analogue à la figure 2 avec le dispositif en place pour l'introduction des bobines dans les rainures de stator; figure 10 est une vue par le dessus correspondant à la figure 9;
figure 11 est une vue en perspective de la rainure avec un revêtement intérieur en feuille de matière synthétique à bords rabattus aux extrémités;
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figures 12, 13, 14 montrent l'insertion des bobines dans les rai- nures de stator habillées de la feuille de matière synthétique; figure 15 montre une variante du dispositif d'introduc- tion des bobines, en coupe par F-F de la figure 12 ; figura 16 est une vue en coupe par G-G de la figure 12.
La figure 1 est une vue en coupe transversale d'un sta- tor'pourvu de vingt-quatre rainures 1. Dans l'une des rainures, sont représentés l'habillage 2, la fermeture de rainure 3 et le faisceau de conducteurs 4 qui est supposé constitué de dix-huit fils conducteurs. Les têtes de bobine 5 sont représentées dans leur position conformée définitive et doivent par exemple avoir la' forme indiquée par les lignes en traits-points. Les fentes de rai- nures de stator 6 sont un peu plus larges que le diamètre extéri- eur du fil de bobinage dans les faisceaux 4, ce qui est nécessai-- rement le cas également dans le cas de bobinage par éléments sépa- rés suivant les procédés connus.
La figure 2 est une vue en plan du dispositif d'enrou- lement se trouvant encore en place sur la machine, avec les bobi- nes déjà terminées de bobinage. Sur l'arbre 7 de la machine à bo- biner est monté le plateau plan 8 sur lequel est fixée une pièce intermédiaire 9 de manière à pouvoir coulisser radialement. Sur cette pièce intermédiaire 9 est fixée, de manière amovible au moy- en de boulons 10, celle des moitiés 11 du dispositif de bobinage au moyen de laquelle sont confectionnées les têtes de bobine à bo- binage étroit et au moyen de laquelle s'effectue ensuite l'inser- tion des bobines dans le stator.
La constitution de cette moitié 11 du dispositif de bobinage est représentée plus précisément en élévation dans la figure 3, qui montre une coupe A-A à travers les' deux moitiés du dispositif et dan la figure 4 qui représente une coupe B-B du dispositif.
Pour permettre l'insertion des bobines dans les rainu- res de stator de la manière qui sera décrite dans la suite, la moi
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tié de dispositif 11 est constituée essentiellement par deux tubes concentriques 12 et 13, Le tube intérieur 12 a un diamètre extéri- eur qui n'est que de quelques dixièmes de millimètre plus petit que le diamètre de l'alésage du stator et il peut de ce fait y être facilement inséré par poussée. Le diamètre intérieur du tube extérieur 13 est sensiblement égal au diamètre de l'alésage du sta tor, de sorte que ce tube extérieur 13 peut facilement être coulis- sé dans le sens axial sur le tube intérieur 12.
Lorsque les deux tubes sont emmanchés entièrement l'un dans l'autre,'comme représen- té aux figures 2 et 3, ils sont immobilisés contre toute rotation réciproque au moyen d'une broche 14 fixée dans le tube extérieur 13 et qui s'engage dans la fente longitudinale 15 du tube intérieur 12, ladite broche les fixant également contre un ooulissement axi- al dans une direction. Le diamètre extérieur du tube extérieur 13 est dimensionné de telle sorte que la paroi ait une épaisseur de quelques millimètres mais que cette épaisseur soit en tout cas su- périeure à l'extension radiale de la fente de rainure de stator 6 (figure 1).
Pour recevoir les fils de bobinage 16, les deux tubes sont pourvus de fentes longitudinales étroites 17, 18 de préféren- ce dirigées radialement et correspondant en position et en nombre entre elles et avec les fentes de rainures de stator d'une phase de la machine à bobiner. Dans l'exemple décrit, il y a par consé- quent quatre fentes se faisant face 17,18 dans chacun des tubes 12 et 13 usinées de préférence ensemble, comme le montre la figure 4.
Lorsqu'on tire le tube intérieur 12 hors du tube exté- rieur 13 et qu'on l'emmanche dans l'alésage de stator, il doit pou- voir être tourné de telle sorte que les huit fentes 17 se trouvent exactement en face des huit fentes de rainures de stator 6 apparte- nant à une phase de la machine. Afin que, plus tard, les têtes de bobine puissent être tirées à travers les fentes de rainures 6 sans
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avoir de contact avec les arêtes de ces fentes, il est nécessaire d'adopter pour 'les largeurs de fente les conditions qui sont indi- quées à l'échelle fortement agrandie dans la figure 15.
Les fentes 17 dans le tube Intérieur 12 sont notablement plus étroites que la largeur de la fente de rainure de stator 6, mais elles doivent na- turellement être assez larges pour que le fil le plus épais employa dans la série de moteurs puisse s'y insérer. Etant donné que pen- dant l'introduction des bobines dans le stator les têtes de bobine! étroites doivent pouvoir facilement glisser hors des fentes 18 du ; tube extérieur 13, ces fentes 18 sont prévues un peu plus larges que les fentes-17, mais en restant cependant un peu plus étroites, que les fentes de rainures de stator 6.
Pour éviter des pliages aigus du fil, la sortie des fentes 17 est arrondie comme on le voit) en 19 dans la figure 3 et une pièce de remplissage 20 est emman- chée rigidement dans le tube intérieur 12 pour soutenir les fils de l'enroulement.
Entre les fentes longitudinales 17, 18 se trouvent, comme on le voit dans la figure 4 des languettes allongées 21, 22 qui sont très étroites. Lors du bobinage les fils introduits dans les fentes 17, 18 exercent une force latérale considérable sur les' languettes 21, 22 et celles-ci risquent de céder de plus en plus sous l'action de cette force. Pour empêcher cette flexion et main-' tenir inchangée la largeur de fente, on insère, pendant le bobinage des pièces de calage non représentées dans les fentes encore libre±' 17, 18, ces @ pièces étant adaptées à la largeur de la fente.
De cette manière les languettes 21, 22 sont soutenues avec sécuri- té 1 une contre l'autre'et principalement contre les portions plus rigides non fendues des tubes 12, 13. Lorsque, après remplissage d'une fonte, on enlève la pièce de calage de la fente voisine, il ne se produit aucune modification sensible de la largeur des fen- tes, parce qu'aucune traction n'est plus exercée sur les fils des enroulements déjà mis en place et que les tensions encore existan-
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tes dans les fils sont réduites à zéro par une déviation extrême- ment faible des languettes.
La seconde moitié de dispositif 23, avec laquelle doit être fabriquée celle des têtes de bobine qui n'a pas besoin d'être passée à travers la fente de rainure de stator 6 est représentée en plan dans la figure 2 et en coupe par A-A dans la figure 3.
Elle se compose, par exemple, de tôles 24 et de pièces de forme 2 disposées en couches alternées fixées dans leur position réoipro- que au moyen de goujons et maintenues assemblées par des vis 26.
L'ensemble est vissé sur une pièce intermédiaire 27 de telle sorte que, comme la pièce intermédiaire 9, il puisse coulisser radiale- ment sur le plateau plan 8. Chaque couple de deux tales 24 avec la pièce de forme 25 comprise entre elles constitue un gabrit partiel Dans l'exemple représenté, on a supposé le cas le plus simple, dans lequel, pour chaque tête de bobine qui n'a pas à être tirée dans la rainure de stator, il n'est prévu que deux gabarits par- tiels, par exemple 28,29 disposés l'un près de l'autre. Les piè- ces de forme 25 de ces gabarits partiels sont décalées en escalier dans le sens longitudinal de la bobine et elles sont également un peu différentes dans leur forme. L'ensemble de gabarit de bobinage de la moitié de dispositif 23 contient donc en tout, pour les qua- tre bobines à bobiner, huit gabarits partiels.
Les gabarits par- tiels pour les deux bobines extérieures sont identiques. Les deux gabarits pour les deux bobines médianes sont également identiques. et dans leur ensemble ils sont décalés davantage vers l'extérieur, parce que les têtes de bobines de ces bobines doivent être plus longues, comme on le voit dans la figure 1.
Au moyen du dispositif de bobinage, composé des deux moitiés 11 et 23, on procède au bobinage, conformément à l'inven- tion, de la manière suivante. On bobine la première bobine dans la fente longitudinale 30 de la moitié de dispositif 11 et dans les deux gabarits partiels 28, 29 de la moitié de dispositif 23. L'es-
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sentiel maintenant réside en ce que les neuf premières spires du , fil d'enroulement 16 sont bobinées dans le gabarit partiel 28 si- , tué plus à l'extérieur et les dernières nouvelles spires sont bobi- nées dans le gabarit partiel 29 situé plus à l'intérieur.
Dans la figure 2, les fils de la bobine qui a d'abord été garnie sont re- ' présentés en coupe, à savoir les neuf premières spires dans la fen- te longitudinale 30 et dans le gabarit partiel 28 qui sont repré- sentes par des cercles pleins noirs, les neuf dernières spires ,étant placées dans la fente longitudinale 30 et dans le gabarit partiel 29 et représentées comme des cercles vides. Après la der- nière spire de cette bobine on procède, sans couper le fil, au bo- binage de la seconde bobine dans la fente longitudinale 31 et les gabarits partiels 32, 33.
La figure 3 représente en coupe longitudinale le fais- ceau de conducteurs 35, confectionné dans le gabarit partiel 33, jusqu'au bord intérieur de la moitié de dispositif 11. A cet en- droit il se réunit avec le faisceau 34 qui se trouve en dessous et qui a été confectionné dans le gabarit partiel 32, pour former la tête de bobine bobinée très étroite dans la fente longitudinale 31.
La ligne de séparation 36 de ces deux faisceaux indiqués dans cette fente longitudinale est tracée en tirets parce qu'elle représente en réalité seulement la ligne de séparation entre la neuvième et la dixième spire et est destinée seulement à montrer les longueurs ! de fil de chacun des deux faisceaux de conducteurs. Comme le mon- tre la figure 3, il se produit nécessairement une très grande ex- tension axiale des têtes étroites, et cela même avec des fils très! minces parce que la section transversale totale du faisceau de con- ducteurs 4 qui doit être inséré-.'dans une rainure (figure 1) doit être étirée en un rectangle dont la largeur soit plus petite que ; celle de la fente de rainure de stator.
La grande différence qui en résulte entre les longueurs du fil le plus court et du fil le plus long de cette tête de bobine ne peut être compensée que par
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un décalage axial, conforme à l'invention, des faisceaux partiels, dans l'autre tête de bobine.
Comme le montre la figure 3, on peut prévoir seulement deux faisceaux partiels de conducteurs qui sont décalés l'un par rapport à l'autre d'environ la moitié de l'exten- sion axiale de la tête de bobine étroite et obtenir ainsi que, par exemple, les spires les plus courtes des faisceaux de conducteurs 34, 35 soient de même longueur et à la même égalité de logement pour les spires les plus longues des deux faisceaux; cela est la plupart du temps suffisant pour obtenir des longueurs de fil bien adaptées à une conformation facile dans les têtes de bobines bien disposées. Cependant, en. vue d'une adaptation encore meilleure on peut sans difficultés prévoir trois gabarits partiels ou davantage pour chaque tête de bobine dans la moitié de dispositif 23.
Les bobines restent provisoirement sur la moitié de dis positif 11 et sont tirées par cette moitié dans les rainures de stator. Pour que cela soit possible, il est nécessaire non seule- ment que les têtes de bobines soient maintenues étroites dans les fentes longitudinales 17, 18 aux endroits où elles sont tirées, à tra-,ers les fentes de rainures de stator 6, mais il faut encore que les faisceaux de conducteurs aient, à l'extérieur de la fente, aux emplacements E-E, sensiblement la même forme de section trans- versale que les rainures de stator.
Ces conditions peuvent être ré alisées avec une sécurité complète, par exemple, comme le montre la figure 5, en prévoyant des tiges rondes 37 vissées dans le tube extérieur dans la section E-E entre les fentes longitudinales 17- 18 et dirigées radialement à l'extérieur de celles-ci, lesdites tiges étant nettement plus grosses et un peu plus longues que les dents de stator. Les fils sont bobinés entre ces tiges 37, de sor- te que le faisceau de conducteurs doit obligatoirement rester plus étroit que la rainure de stator. Avant d'insérer les bobines dans les rainures, il est nécessaire de dévisser et de retirer ces ti- ges 37.
A une plus grande distance axiale de la moitié de disposi-
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tif 11, le section du faisceau de conducteurs n'a plus besoin d'ê- tre adaptée, au bobinage, à la forme de rainure, Comme il sera dé- crit plus loin, il est en effet prévu que, avant l'introduction des bobines, toutes les pièces de la moitié de dispositif 11 sont démontées et retirées, d'où il résulte que tous les fils sont re- lâchés et libres de glisser les uns sur les autres, de sorte qu'ils, s'ordonnent d'eux-mêmes à la forme voulue en entrant dans les rai- nures.
Cependant la manipulation incommode avec des tiges 37 ; n'est la plupart de temps pratiquement pas nécessaire, parce que, lors du bobinage, les faisceaux de conducteurs prennent d'eux-mê- mes aux endroits E-E, une forme voisine de celle des rainures, la , largeur du faisceau formé pouvant être influencée dans une certai- ne mesure par la largeur de la pièce de forme 25 de la moitié de dispositif 23. Les figures 6,7 et 8 montrent dans une coupe à échelle fortement agrandie du faisceau de conducteurs 34 et 35 d'une bobine médiane aux endroits indiqués respectivement par C-C,; D-D, E-E dans la figure 3, comment cette forme adaptée à la rainu- re est donnée aux faisceaux.
Avec le diamètre de fil choisi qui n'est que de peu inférieur à la largeur de la fente longitudinale 17, le faisceau se place fil sur fil dans le fente. Mais dès qu'un fil quitte la rainure longitudinale il glisse évidemment latérale- ment sur les fils précédemment bobinée. Cependant ce sont seule- ment les fils qui se trouvent le plus bas qui peuvent ainsi glis- . ser jusqu'au diamètre extérieur du tube extérieur 13.
La direction des fils suivants est déterminée par la position et par la largeur, de la pièce de forme 25 et la traction qu'on exerce sur le fil tend à le tendre en ligne droite à partir de la rainure longitudinale ; 31, vers une pièce de forme 25 sous l'influence de cotte traction exercée sur le fil, celui-ci ne peut s'écarter latéralement que très peu et l'expérience prouve qu'il prend la position montrée en coupe dans les figures 6, 7 et 8.
Lorsque le faisceau de conduc-
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teurs représenté dans la figure 8 n'a pas exactement la forme de/la rainure de stator, cela n'a pas d'importance parce que, avant que la bobine pénètre dans la rainure, les fils sont relâchés et li- bres de sorte qu'ils peuvent se décaler légèrement les uns par rap. port aux autres lorsqu'ils entrent dans la rainure.
Après que les quatres bobines ont été bobinées, on amè- ne le dispositif dans la position nécessaire pour l'introduction des bobines qui est représentée dans les figures 9 et 10. La figure 9 est une vue en élévation dans la même direction que la figure 2 sauf que les bobines sont en posiion verticale. La figure 10 est une vue par le dessus. Le dispoitif est amené dans cet état de la manière décrite ci-après.
Dans le cas de bobiner longues, on fait tourner avanta- geusement le disque plan 8 de la machine à bobiner de telle sorte que les bobines soient en position verticale aveo la moitié de dis positif 11 vers le haut. La pièce de guidage 38 est fixée et cen- trée avec précision sur la face frontale extérieure du tube inté- rieur 12, par exemple au moyen de deux vis 39. Le diamètre de la pièce de guidage 38 est un peu plus petit que le diamètre de l'a- lésage de stator et il peut également être un peu plus petit que le diamètre extérieur du tube intérieur 12. Cette pièce de guidage 38 comporte, dans l'exemple représenté, huit nervures 40 faisant saillie radialement et qui ont le long de la périphérie, exacte- ment la même position que les fentes longitudinales 17, 18 et que les fentes de rainures de stator 6.
La largeur de ces nervures 40 s'adapte aussi exactement que possible dans les fentes de rainure: de stator 6, et les nervures sont légèrement amincies vers leurs faces frontales libres pour faciliter leur introduction dans les fentes de rainures de stator 6. En outre, il est prévu sur la piè ce de guidage 38 un point de prise, sur lequel on puisse ultérieu rement appliquer la force de traction axiale P nécessaire pour l'introduction de la bobine, par exemple au moyen d'un boulon à
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oeilleton 41.
Après que la pièce de guidage 38 a été fixée, on enlevé . toutes les pièces de gabarit de la moitié de dispositif 23. A cet effet, la moitié de dispositif 23 est prévue d'une oonstitution fa-' cilement démontable, par exemple comme représenté aux figures 2 et,
3. Après qu'on ait dévissé la vis 26, hors de la pièce intermédiai- re 27, on peut retirer toutes les tôles 24 dans le sens longitudi- nal de la bobine, c'est-à-dire vers le bas dans la figure 9. Ensui- te on peut retirer les pièces de forme 25 après pivotement de 90 et glissement vers le milieu de bobine entre les flasques de bobi-' ne, sans que la forme de la bobine soit modifiée par cette opéra- tion.
Les faisceaux de conducteurs individuels par exemple 28, 29, ' se glissent alors l'un au-dessus de l'autre dans la partie des flasques de bobine, et dans la partie des têtes de bobines partiel-' les devenue libre ils se placent l'un près de l'autre. Au point 42' où les têtes de bobines partielles se rencontrent, les faisceaux de conducteurs peuvent facilement s'aplatir latéralement, parce que tous les fils peuvent glisser les uns par rapport aux autres dans des directions perpendiculaires à la bobine ; bobines sont alors suspendues, comme le montre la figure 9, dans les fentes longitudi= nales de la moitié de dispositif de bobinage 11, avec le début de ' fil 43 et l'extrémité de fil 44 dirigées vers le bas.
Pratiquement les flasques de,bobines ne resteront jamais droits et les formes ' de section transversale ne seront pas conservées, car les tensions intérieures des fils provoquent des courbures des fils. Cependant dans la section transversale E-E, la forme des faisceaux de conduc teurs sera, comme le montre la figure 10, assez exactement oonser-, vée parce que les fils sont encore maintenus dans les rainures lon- gitudinales 17, 18. Lorsqu'on tire les bobines dans les rainures de! stator, les faisceaux àe conducteurs s'orientent alors directement, avant de pénétrer dans la fente, et prennent d'eux-mêmes la forme de la rainure, parce que le remplissage n'excède pas le volume ha- bituel.
Si maintenant on enlève également, après desserrage des
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vis 10, la moitié de dispositif 11 de la pièce intermédiaire 9, les bobines sont prêtes pour leur introduction.
Habituellement les stators des machines sont pourvus de revêtements de rainures. Bien que cela ne soit pas absolument né- cessaire, les rainures, même dans le cas de bobinage avec un fil isolé étanche à l'eau, sont pourvues d'un garnissage en vue de pro- téger autant que possible l'isolation du fil contre les endommage- ments mécaniques, notamment par les arêtes des extrémités de rainu- res. Avec le procédé de l'invention, tel que décrit ci-dessus, le glissement axial de ce revêtement de rainure serait impossible.
C'est pourquoi, dans la pratique, on adopte une forme de réalisa- tion telle que celle représentée à la figure 11 dans une vue en perspective. Comme matériau convenant par exemple très bien à cet effet, on peut mentionner une feuille épaisse de quelques dixièmes de millimètres en téréphtalate de polyéthylène. La feuille est courbée à froid comme représenté dans la figure 11. Elle se laisse conformer élastiquement sufisamment pour pouvoir être glissée dans la rainure ou également mise en place radialement. Après son intro- ducton elle revient, par élasticité, à la forme représentée dans laquelle les flancs s'appliquent aux endroits 45 contre les faces de la rainure.
Les collerettes à bord rabattu 46 entourent de cha- que coté les extrémités de rainure et appliquent l'ensemble de la garniture contre les faces d'extrémité du paquet de t8les de fer en s'opposant à un glissement axial. Etant donné que la feuille d'épaisseur suffisante est très rigide, il est pratiquement impos- sible que les bords retournés courts 46 soient redressés sous l'ef- fet de forces axiales, notamment lorsque la section de rainure est remplie.
L'opération d'introduction des bobines dans les rainures de stator pourvues de leur garnissage intérieur est représentée dans les figures 12, 13, 14. Etant donné que le procédé de l'inven- tion est particulièrement avantageux pour des stators à grande lon-
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gueur de fer, l'introduction des bobines s'effectue au mieux dans la position représentée dans laquelle l'axe du stator est disposé verticalement. Le paquet de foie de fer 47 est monté dans une)en- veloppe tubulaire 48 à paroi mince, ainsi que cela est habituel par exemple dans le cas de moteurs immergés. On pose le stator avec son enveloppe tubulaire 48 sur deux plaques supports 49 lour- des et élevées ou fixées au sol.
Le cas échéant, et d'une manière non'représentée, le stator est fixé de telle manière sur ces sup- ports qu'un espace 50 au-dessous du stator reste librement acces- sible pai' l'avant et par l'arrière. Dans cet espace 50 on installe ,le dispositif d'insertion préparé comme montré à la figure 9 avec les bobines qui pendent, l'ensemble étant suspendu à un crochet 51 qui est introduit par le haut à travers l'alésage du stator et qui est engagé dans le boulon à oeilleton 41.
On soulève alors le dispositif pendu au crochet pour l'introduction dans le stator dans une orientation radiale et périphérique correcte jusqu'à ce que la pièce de guidage 38 s'engage et glisse dans l'alésage de stator ainsi que les nervures 40 dans la fente 6 de chaque rainure; de stator dans lesquelles les bobines doivent être insérées (voir figure 1). Au cours du soulèvement continu, le tube extérieur 13 vient d'abord s'appliquer par sa face frontale contre les colleret; tes à bord rabattu 46 des garnissages de rainures 2 et il est ainsi maintenu axialement comme le montre la figure 12. Lorsqu'on tire- encore sur le crochet 51, le tube intérieur 12 est sorti, par cette traction, du tube extérieur 13 avec les bobines qui pendent dans les fentes longitudinales 17.
Les têtes de bobines étroitas sont également extraites des fentes longitudinales 18 du tube extérieur:
13 et elles glissent en pénétrant dans les fentes de rainures de stator 6. Ceci s'effectue sans friction appréciable contre les arê- tes des fentes de rainures de stator 6, parce que les têtes de bo- bines ne possèdent, aux endroits où elles doivent glisser dans cet- te fente, que la largeur des fentes longitudinales 18 qui est plus .
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faible que la largeur des fentes de rainures de stator 6.
Pendant cette introduction par traction, les bobines sont guidées égale- ment en direction périphérique par les nervures 40 de la pièce de guidage 38, qui sont placées exactement devant les endroits étroit des têtes de bobines comme le montre la figure 10. Les endroits de têtes de bobines qui se trouvent immédiatement derrière les nervu- res 40 ne peuvent absolument pas venir en contact avec les arêtes de bord des fentes de rainures de stator 6. Dans le cas d'une exé- cution imprécise des fentes de rainures de stator 6, par exemple une obliquité, ou des tôles décalées, il pourrait se produire que les fils d'enroulement qui se trouvent à l'extrémité des fentes longitudinales 17 du tube intérieur 12 frottent contre les bords des fentes de rainures de stator 6.
Mais ce risque peut être évité par la forme particulière des rainures longitudinales des tubes 12 et 13 qui sera décrite plus loin'.
La figure 12 représente la position des bobines dans la quelle le tube intérieur 12 est déjà presqu'entièrement extrait du tube extérieur 13 et les têtes étroites des bobines déjà placées sur toute leur longueur dans les fentes de rainures de stator 6. A l'extrémité inférieure du paquet de tôles 47, les faisceaux de con- ducteurs du flasque de bobine sont déjà placés entièrement dans la rainure de stator ainsi que cela est représenté dans la figure 15 pour la rainure droite montrée en coupe F-F. Dans la figure 15 on n'a seulement représenté en plus le dernier fil d'enroulement 16' tel qu'il sort en haut des rainures longitudinales 17, 18 où il est alors coupé.
Lorsque la traction se poursuit jusqu'à la posi- tion représentée dans la figure 12, les flasques de bobines conti- nuent à glisser dans la partie non fendue 52 du tube extérieur 13 et les fils ne peuvent pas par conséquent dévier vers l'intérieur à travers la fente de stator 6 dans l'alésage de .stator. Cependant la traction se poursuivant, le tube extérieur 13 n'est plus guidé pour son centrage sur le tube intérieur 12 et les flasques de bob@
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nes n'auraient plus un soutien latéral suffisant.
Par conséquent, lorsque les bobines sont introduites seulement un peu plus loin que ne le reprsente la figure 12, et que le tube intérieur 12 est, complètement extrait du tube extérieur 13, ce dernier est enlevé latéralement en passant entre les flasques de bobines qu'on courbe' un peu pour donner l'espacement suffisant et on ., met en place un/ anneau de guidage,53 dans l'alésage de stator, comme le montre la figure 13. L'anneau de guidage 53 est maintenu en place dans l'alé- sage de stator au moyen d'un jeu de ressorts non représenté qui l'empêche de tomber.
Il est pourvu d'une bride 54 qui a le même diamètre que le tube extéR2eur 13 et qui, tout comme celui-ci, s' appuie contre les,collerettes de bord rabattu 46 de la garniture d'isolation de rainure 2 de manière à être immobilisé axialement.
Lorsqu'on continue la traction, les flasques de bobines glissent alors le long de la bride 54 dont l'arête extérieure est fortement arrondie et les fils ne peuvent pas s'écarter et passer à travers les fentes de rainures de stator dans l'alésage du sta- tor. On poursuit la traction jusqu'à ce que soit atteinte la posi- tion axiale correcte des bobines, telle que la montre approximati-' vement la figure 13. A ce moment, on enlève l'anneau de guidage 53 de la même manière qu'on a retiré précédemment le tube extérieur 13 et on démonte par,dévissage la pièce de guidage 38.
Dans la pratique on retourne alors le stator et on pous- se le tube intérieur 12 en arrière dans l'alésage de stator de sor- te que les bobines sont butées contre tout glissement axial par les' têtes situées de l'autre c8té. Les têtes à bobinage étroit sont ainsi repoussées hors desfentes longitudinales 17 du tube intérieur'
12 et deviennent librement mobiles. On repousse encore le tube in- térieur 12 davantage dans l'alésage de stator, comme le montre la figure 14t dans laquelle, en vue de faciliter la comparaison, le stator est encore représenté en position debout.
Tous les fils de bobinage sont alors complètement libres dans les têtes de bobines
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et sont également libres et relâchés dans la rainure, de sorte qu' ils peuvent facilement être déplacés axialement l'un par rapport à l'autre. On obtient ainsi les formes de têtes de bobines 63, 64 représentées dans la figure 14. Les faisceaux partiels individuels de conducteurs dans les têtes de bobines ont alors approximative- ment la disposition décrite ci-après.
Si l'on suppose que le point 55 dans la tête de bobine à bobinage étroit est maintenu axialement, et qu'on déplace axia- lement d'abord seulement les fils du faisceau qui se trouvent à l'extérieur dans la rainure, on peut donner à la tête de bobine partielle 57 la forme représentée en 63 dans la figure 14. Dans la seconde tête de bobine partielle 58 appartenant au même faisceau partiel de conducteurs, le point 56 reste axialement au même en- droit et la tête partiello de bobine 58 prend la forme représentée en 64 dans la figure 14. L'extension axiale de la tête de bobine partielle 57 est donc plus faible et celle de la tête de bobine partielle 58 est plus grande, ce qui permet d'obtenir facilement que les deux aient la même extension axiale moyenne.
Ces têtes de bobines partielles restent toujours très étroites parce qu'elles n'ont que la moitié du nombre de conducteurs de la bobine entière.
Les fils de la tête de bobine partielle étroite 61 du faisceau de conducteurs qui se trouve à l'intérieur dans la rainure peuvent par conséquent être tirés facilement hors de la rainure jusqu'à ce vienne se placer près du point 55 que le point 591 et que la tête de bobine partielle 61 prenne éga- lement la forme 63 représentée dans la figure 14. Si maintenant le déplacement axial conforme à l'invention des têtes de bobines partielles 58 et 62 est prévu d'une grandeur correcte, le point 60 de la tête de bobiné partielle 62 se déplace également en 56 et les deux têtes de bobines partielles 58 et 62 prennent, étant dis- posées c8te à côte, la forme représentée en 64 dans la figure 14.
Une fois que les têtes de bobines 63,64 ont été consti tuées de cette manière de chaque coté du stator de forme et de po-
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sition identiques, on les sépare et les replie vers l'extérieur en leur milieu sur un coté du stator, de telle sorte que le tube 12 puisse être retiré 4 travers la fente ainsi formée.
Après qu'alors les fils de bobinage aient été immobilisés dans la rainure de sta- tor au moyen d'un blocage approprié des fentes de rainures de sta- tor 6, on peut facilement amener les têtes de bobines dans une des formes usuelles, par exemple la forme 5 représentée à la figure 1, de sorte que la confection de 1''enroulement de stator correspon- dant à la première phase est terminée. t
Les bobines de la seconde phase doivent en général avoir une longueur totale un peu plus grande. Pour leur confection, on décale en conséquence, en direction radiale sur le disque plan 8 de la machine à bobiner, les pièces intermédiaires 9 et 27 visi- blés sur la figure 2.
On bobine alors les bobines de la seconde phase avec exactement les mêmes moitiés de dispositifs)11 et 23 et 'leur insertion s'effectue exactement de la même manière que pour la première phase. Pour la troisième phase le processus de travail; se répète encore une fois de la même manière que pour les deux phases-précédentes.
Dans le cas de moteurs immergés, il est habituel et né- oessaire de prévoir des puissances de moteur différentes unique- ment par augmentation de la longueur de fer en conservant tous les; diamètres et autres dimensions de section transversale de la machi= ne. A l'intérieur d'une telle série, toutes les longueurs de fer ; peuvent être bobinées au moyen du même dispositif. Les longueurs ; de bobines appropriées peuvent à nouveau être obtenues en dépla- gant les pièces intermédiaires 9 et 27 sur le plateau de la machi- ne à bobiner.
Dans le cas de stators de très grande longueur, on court le risque, lors de l'insertion des bobines par traction dans! les rainures de stator, que quelques fils des enroulements sortent) à travers la fente de rainure de stator dans l'alésage de stator, parce que le tube intérieur 12 est trop éloigné de l'anneau de gui
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dage 53 et que les fils restent sans soutien sur une trop grande longueur dans la rainure. Mais les fils peuvent alors être mainte- nus en toute sécurité dans la rainure par le dispositif supplémen taire représenté en traits points dans la figure 13.
La pièce de remplissage 20 possède un filetage 65 dans lequel est vissée une tige 66. Cette tige est sensiblement aussi longue que le flanc de bobine et présenté à des intervalles ohoi- sis des gorges de tournage. Lors de l'opération d'introduction des bobines et après enlèvement du tube extérieur 13 on enfile des piè ces de guidage 68 dont la chute est empêchée par des disques fen- dus 69 glissés dans les gorges de la tige. Les pièces de guidage 68 sont pourvues, comme la pièce de guidage 38, de nervures péri- phériques qui, lorsqu'on tire les bobines, s'engagent dans les fen tes de rainures de stator 6 et qui maintiennent ainsi les fils les dans la rainure.
Pendant le -cirage des bobines, on peut fixer sur tiges 66 autant de pièces de guidage qu'on le désire de sorte que les fils sont soutenus à intervalles aussi petits qu'on le veut par les pièces de guidage 68 qu'ils entraînent avec eux. Pour la dernière partie, on met en place également l'anneau de guidage 53, Après insertion des bobines, on retire d'abord l'anneau de guidage 53. La tige 66 avec les pièces de guidage 68 est d'abord poussée en même temps que le tube intérieur 12 dans l'alésage de stator et finalement elle est enlevée avec le tube intérieur comme il a été déorit précédemment.
En vue d'éviter en toute sécurité une détérioration de l'isolation des fils, dans le cas de fentes de rainures de stator ' 6 très grossièrement usinées, lorsqu'on introduit par traction lesf têtes de bobines étroites, la moitié de dispositif 11 peut être constituée comme représenté dans la figure 16. Cette figure montre une coupe transversale G-G à l'endroit indiqué dans la figure 12 et on n'a représenté que le faisceau de conducteurs inséré dans une rainure avec le fil 16' de la dernière spire, en vue frontale,
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Le tuyau intérieur 12 est donc déjà presque entièrement retiré du tube extérieur 13 et il est représenté engagé dans l'alésage de stator.
L'amélioration par rapport au dispositif précédemment dé- crit est représenté dans la figure 15 et consiste dans les mesures' suivantes. les arêtes de bord extérieures des languettes 22 du tu- be extérieur 13 sont fortement arrondies, Sur les flancs 70 des languettes 21 du tube intérieur 12 sont soudées, aux points indi- qués en pointillé, de minces tôles, mais à haute résistance, 71, qui s'étendent sur toute la longueur des languettes. Ces tôles 71 font saillies sur le diamètre ex@örieur du tube intérieur 12 et s'engagent avec la largeur exacte dans les fentes longitudinales
18 du tube extérieur 13.
Dans la fente de rainure de stator 6, elles ont un peu de jeu, de sorte que le tube intérieur 12 avec les tôles 71 fixées sur lui peu; être tiré très facilement à tra- vers la totalité du paquet de tôles 47. Sur leur pourtour extéri- eur, les tôles 71 sont recourbées au-dessus des bords fortement arrondis des languettes 22, de sorte qu'il existe vers les fentes longitudinales 18 également de grands arrondis. Par ce mode d'exé-: oution, on obtient que les têtes de bobines étroites sont enrobées. sur toute leur étendue axiale entre les tôles 71 et le restent pendant toute l'opération d'introduction.
Elles ne viennent cepen- dant jamais en contact avec les arêtes de bord des fentes de rai- ' nures de stator 6 comme on le voit clairement par le faisceau de conducteurs représenté dans la figure 16. La courbure fortement arrondie des tôles 71 sur leur pourtour est nécessaire parce que les bords de la tôle mince ne peuvent pas par eux-mêmes être arron dis suffisamment.
Cet arrondi important empêche avec sécurité la détérioration de l'isolation du fil qui pourrait se produire, dans, le cas d'arêtes de bord vives,aux emplacements 74 soit au cours du! bobinage, soit lors du retrait du tube intérieur et du glissement ' des têtes* de bobines étroites hors des fentes longitudinales 18.,
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Les languettes 22 sur le tube extérieur 13 sont également néces- saires dans ce mode de réalisation du dispositif pour soutenir les t8les minces 71 oontre les forces latérales exercées par les fils lors de leur bobinage.
Bien entendu, la forme des languettes 21 représentée dans la figure 16 peut aussi être obtenue au moyen de tales 71 fi- xées d'autre manière ou même par fraisage de languettes pleines.
En résumé le procédé de l'invention apporter les avanta- ges suivants, notamment dans le cas de bobinage de stators de grap de longueur ayant un alésage de petit diamètre. Il permet une in- troduction axiale par traction desbobines dans des rainures de stator normales avec fentes de rainures de largeur normale. Les bobines sont insérées, sans changement de forme intermédiaire, di reotement par une partie du dispositif de bobinage et l'isolation des fils peut être protégée de manière absolument sure aussi bien au bobinage qu'à l'insertion dans le stator.
Les différences entre les longueurs de fils des spires de chaque bobine peuvent être choisies à volonté, de sorte qu'on obtienno des têtes d'enroule- ments bien en place sans écrasement de fils et avec peu de croise ments. Cette propriété et la possibilité de confectionner toutes les bobines d'une phase en continu sans interruption de fils et de les insérer ensemble dans le stator, sont particulièrement pré- cieuses pour les moteurs immergés ayant un enroulement en fils isolés .de manière étanche à l'eau. Du fait qu'on évite les écrase- ments entre les fila, on réduit fortement le risque de destruction lente de l'isolant par de faibles surchauffes.
Du fait de la sup- pression de tous les raccords entre fils dans l'enroulement, les points de non étanchéité ne peuvent se produire qu'en cas de dé- fauts dans l'isolant lui-même.
Grâce à tous ces avantages, le procédé de l'invention constitue un progrès technique important par rapport aux procédés antérieurement connus et pratiqués.