CA2071157C - Procede pour l'enroulement d'un bobinage electrique - Google Patents

Procede pour l'enroulement d'un bobinage electrique Download PDF

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Abstract

Le bobinage électrique est enroulé en couches obliques parallèles successives de spires autour d'un mandrin. Les couches sont enroulées alternativement en montant et en descendant et disposées pour former initialement un triangle puis ensuite un trapèze. Lors de l'enroulement d'une couche oblique dans laquelle une spire n est destinée à servir de prise de réglage, l'emplacement de spire au sommet du trapèze est laissé libre. L'enroulement des spires de la couche se fait jusqu'à la spire n, qui est enroulée à l'emplacement libre au sommet, puis l'enroulement des spires suivantes se poursuit partant de l'emplacement libre dans la couche, le plus près de la spire n pour ensuite passer à la couche de spires suivante.

Description

1 ~4"1~~1~~' Procédé pour l'enroulement d'un bobinage électrique La présente invention concerne un procédé
d'enroulement d'un bobinage électrique.
Plus particulièrement, l'invention s'applique aux bobinages des transformateurs, spécialement aux bobinages haute tension.
I1 est connu d'effectuer un bobinage en couches obliques et à spires planes perpendiculairement à l'axe d'enroulement. Ce type d'enroulement permet, par rapport à
un bobinage classique en couches horizontales à spires jointives en hélice, de diminuer la tension maximale entre spires des couches successives et donc de diminuer les épaisseurs des isolants entre couches et même parfois de les supprimer.
La figure 4 du brevet français 717 497 montre ainsi, avec le texte s'y rapportant page 5, ligne 82 à page 6, ligne 8~~, un bobinage de 70 spires en vingt couches obliques. La première couche ne comprenant qu'une seule spire, la seconde couche comportant deux spires, la Sème couche comportant également 2 spires, la 4ème couche 3 spires, la Sème couche 4 spires, la 6ème couche 4 spires, les couches 7ême à l4ème chacune 5 spires, la l5ème couche 4 spires, la l6ème et la l7ème couches 3 spires chacune, la l8ème couche 2 spires, la l9ème et la 20ème couches 1 spire chacune. Les couches font 30 degrés avec l'horizontale.
Ces 70 spires bobinées en vingt couches obliques forment, comme on peut le voir sur la figure 4, cinq couches horizontales.
En repérant les spires, dans l'ordre consécutif du bobinage, on constate que la couche horizontale interne comporte les spires 1, 2, 5, 6, 12, 13, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 51 et 52 et la couche horizontale externe les spires 17, 26, 27, 36, 37, 46, 47, 56, 57, 63, 64, 68, 69 et 70.
Un premier défaut de ce bobinage consiste en ce qu'il nécessite des flasques latéraux de maintien du bobinage.

2p7 1 1 57
2 Un deuxième défaut provient du fait, comme on le constate ci-dessus, que les différentes spires de la couche horizontale externe ne se suivent pas. I1 en résulte que, lorsque l'on souhaite avoir des prises de réglage de la tension il n'est pas possible, en général, d'obtenir une valeur de réglage précise atteignant la précision de la valeur de la tension d'une spire. En effet, le réglage se fait habituellement de la façon suivante. Si la tension nominale totale est de N volts et que l'on souhaite pouvoir faire un réglage à une tension inférieure de 2,5 ~, on pique sur les spires externes deux points, le nombre de spires entre ces deux points devant correspondre à ce qui est nécessaire pour obtenir les 2,5 % de tension en moins. Le réglage se fait en formant un pontage entre ces deux points reliés chacun à un connecteur. Il est donc clair que dans un bobinage en couche oblique tel que décrit dans le document cité ci-dessus, la tension de réglage ne peut pas être obtenue à la valeur de la tension d'une spire près puisque les spires de la couche horizontale externe ne se suivent pas.
Le premier défaut de ce bobinage est résolu par le document CH-A-254 093 qui décrit un enroulement en couches obliques et dont la demi-section par un plan contenant son axe a la forme d'un trapèze. Le bobinage forme ainsi un ensemble stable ne nécessitant pas de flasques. Pour confectionner le bobinage on commence par exécuter une section triangulaire.
Cependant le second défaut susdit relatif aux prises de réglage n'est pas résolu.
La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient et a pour objet un procédé d'enroulement oblique d'un bobinage électrique en enroulant ledit bobinage en B
3 couches obliques parallèles successives de spires perpendiculaires à un axe d'enroulement d'un mandrin d'enroulement et en réalisant un passage d'une spire à une spire suivante en décalant axialement ladite spire de la spire suivante, le perfectionnement dans lequel l'enroulement dudit bobinage en couches obliques parallèles successives de spires comprend les étapes de:
enrouler des spires pour former un triangle autour de l'axe d'enroulement, ayant dans une section radiale à travers l'axe d'enroulement un côté formant une base dudit triangle située contre le mandrin d'enroulement, un deuxième côté
constituant un front de montée oblique et un troisième côté
oblique opposé;
enrouler séquentiellement alternativement de façon opposée en montant et en descendant des couches obliques de spires parallèles audit troisième côté oblique opposé faisant ainsi progresser le bobinage le long de l'axe du mandrin d'enroulement, de manière telle qu'une demi-section du bobinage dans un plan radial contenant l'axe d'enroulement forme un trapèze avec le bobinage constituant un ensemble mécanique stable autoportant, et avec des spires sur des côtés obliques du trapèze, excepté deux spires situées à des extrémités opposées respectives d'un plus grand côté
parallèle du trapèze, s'appuyant sur deux spires situées sur une couche de spires parallèle à l'axe d'enroulement, et où
un point auquel le front de montée oblique rencontre ledit troisième côté oblique opposé définit un sommet radial du trapèze, avec chaque spire du front de montée, excepté une première spire, reposant sur deux spires successives situées sur la même couche parallèle à l'axe d'enroulement, la première des spires étant une spire précédente d'un front de montée; et 2Q7 1 1 5~
4 laisser libre un emplacement d'une spire n pour faire une prise de réglage durant l'un de l'enroulement en descendant de spires obliques et de l'enroulement en montant de spires obliques, laissant ainsi libre un emplacement d'une spire, et continuer l'enroulement des spires suivantes de l'emplacement libre jusqu'à atteindre la dernière spire d'une couche suivante de spires obliques enroulées en montant, et placer ensuite la spire passée n à un sommet d'une couche de spires obliques enroulées en montant, au sommet du trapèze, et poursuivre l'enroulement du bobinage en une couche suivante de spires obliques enroulées en descendant.
On va maintenant donner la description d'un exemple de mise en oeuvre de l'invention en se reportant aux dessins annexés dans lesquels:
La figure 1 est un schéma illustrant dans une demi-section par un plan contenant l'axe du bobinage, le procédé
d'enroulement d'un bobinage selon l'invention avec la numérotation des spires dans leur ordre d'enroulement.
La figure 2 illustre l'allure générale, dans une demi section par un plan contenant l'axe du bobinage, d'un bobinage composé de deux bobines disposées en série sur le même mandrin.
Les figures 3 et 4 illustrent, dans deux cas distincts, le procédé selon l'invention utilisé pour permettre de placer sur la couche externe des spires qui seraient normalement situées sur des couches internes, dans le but de réaliser des prises de réglage.
5 La figure 5 illustre schématiquement une installation pour effectuer le bobinage de l'invention.
En se référant à la figure 1, on voit un mandrin 100 sur lequel est enroulé un bobinage dont vingt-neuf spires ont été référencées. Toutes les spires sont numérotées dans l'ordre où elles ont étê effectuées. On voit que le procédé
d'enroulement commence de façon à monter petit à petit le bobinage jusqu'à atteindre son sommet, ici la spire 16 et qu'à ce moment là, la section du bobinage, dans le demi-plan représenté sur la figure, a la forme d'un triangle, qui a un premier côté constituant une couche horizontale composée des spires 1, 2 , 3 , 6 , 7 , 12 et 13 , un second côté formant au front de montée oblique composé des spires 1, 4, 9 et 16, et un troisième côté composé des spires 13, 14, 15 et 16.
Ensuite, on continue le bobinage par succession de couches obliques descendante puis montante parallèlement au troisième côté formé des spires 13, 14, 15 et 16. On a ainsi une couche oblique descendante formée des spires 17, 18, 19 et 20, puis une couche montante 21, 22, 23 et 24, etc..., le bobinage croissant ainsi, à hauteur H constante, le long de l'axe O du mandrin 100. La section de l'ensemble, dans le demi-plan, représenté sur les figures, forme ainsi un trapêze quelconque. Sur la figure 2, on a figuré un bobinage formé de deux bobines 101, 102, enroulées successivement en sêrie sur le même mandrin 100.
Les spires sont toutes planes perpendiculaires à l'axe O et non pas enroulées en hélice. Le passage d'une spire à
la suivante, quel que soit son emplacement, se faisant par un décalage comme cela est connu et par exemple représenté
sur la figure 2 du brevet français 717 497.
Le bobinage ainsi formé est parfaitement stable, autoportant et il n'est nul besoin de flasques latéraux pour maintenir l'ensemble. En effet, les spires du front de montée . 1, 4, 9, 16 sont bien "assises" . La spire 1 étant directement sur le mandrin, la spire 4 portant sur les spires 1 et 2, la spire 9 sur les spires 4 et 5 et la spire 20711.~~
6 16 sur les spires 9 et 10. En outre, le démarrage débutant par trois spires 1, 2 et 3 successives enroulêes directement sur le mandrin, lorsque l'on vient placer la spire 4 sur les spires 1 et 2, cette dernière spire 2 est déjà maintenue par la spire 3. Le long de l'autre côté oblique du trapèze, chaque spire repose également sur deux spires situées sur une couche parallèle à l'axe O, ainsi d'ailleurs que toutes les spires du bobinage, sauf bien entendu celles situées sur la grande base du trapèze qui portent directement sur le mandrin 100.
Comme il n'y a aucun flasque latéral, il est facile d'exécuter en automatique plusieurs bobines en série sur le même mandrin comme le montre la figure 2.
La figure 3 illustre le procédé permettant, au cours du bobinage de placer, lors de l'enroulement des spires d'une couche oblique descendante, sur la couche horizontale externe, c'est-à-dire sur la petite base du trapèze, une spire qui, normalement, devrait être située plus bas sur la pente et donc recouverte par les couches obliques ultérieures, ceci afin de pouvoir utiliser cette spire comme prise de réglage.
Pour illustrer le procédé, on a numéroté les spires, dans l'ordre de leur exécution, à partir de la spire, numérotée tout à fait arbitrairement par commodité, 50. La spire n à placer sur la couche externe est la spire 62.
Lorsque l'on a placé la spire 57 appelée n - x, on place ensuite la spire n - x + 1 - 58 non pas à la place où
elle devrait normalement être placée mais on saute cet emplacement pour la placer un cran plus loin, puis on continue à descendre en plaçant les spires 59, 60 et 61 un cran en avance par rapport à leur place normale puis on place la spire n = 62 sur la couche externe à l'emplacement laissé libre, à côté de la spire 57, puis on place ensuite la spire 63 qui retrouve sa place normale et la suite se poursuit normalement.
7 La figure 3 illustre le cas où la spire à placer sur la couche externe est une spire qui normalement se trouve le long d'une couche oblique montante. I1 s'agit de la spire n - 72. Ici, on a arbitrairement commencé â
numéroter à partir d'une spire nommée 70. Une fois placêe la spire n - 1 - 71, on place la spire n - 72 directement tout en haut sur la petite base du trapêze, c'est-à-dire sur la couche horizontale externe. Ensuite, l'on redescend comme pour une couche descendante en plaçant successivement les spires 73, 74, 75, 76 et 77 puis là, la couche oblique étant pleine on se place tout en bas, contre le mandrin 100 en plaçant la spire 78 pour recommencer une couche montante.
Ainsi, on a montré comment on peut placer n'importe quelle spire d'une couche oblique complète (dês que l'on a terminé le triangle de départ) sur la couche horizontale externe. On peut donc effectuer un réglage de la tension avec une précision correspondant à la valeur de la tension d'une spire, ceci en effectuant un pontage entre deux prises placées sur deux spires de la couche horizontale externe.
La figure 5 reprêsente très schématiquement une installation permettant d'effectuer automatiquement un bobinage tel que décrit ci-dessus. L'ensemble comprend une structure mécano-soudée 80 supportant l'ensemble, un mandrin cylindrique 81 à axe vertical entraîné en rotation, un système 82 de déroulage du fil pilote 83 qui guide le fil axialement parallèlement à l'axe D du mandrin et déplace également radialement la poulie guide fil 84, un fut 85 de fil et un système de contrôle - commande 86 qui gère:

7a - la vitesse de rotation du mandrin - les déplacements axiaux A et radiaux R du système 82 de déroulage, - les caractéristiques de la bobine: nombre de couches, position des prises de réglage, diamètre du fil, etc...

Claims

CE QUI EST REVENDIQUÉ EST:
1. Dans un procédé d'enroulement oblique d'un bobinage électrique en enroulant ledit bobinage en couches obliques parallèles successives de spires perpendiculaires à un axe d'enroulement d'un mandrin d'enroulement et en réalisant un passage d'une spire à une spire suivante en décalant axialement ladite spire de la spire suivante, le perfectionnement dans lequel l'enroulement dudit bobinage en couches obliques parallèles successives de spires comprend les étapes de:
enrouler des spires pour former un triangle autour de l'axe d'enroulement, ayant dans une section radiale à travers l'axe d'enroulement un côté formant une base dudit triangle située contre le mandrin d'enroulement, un deuxième côté
constituant un front de montée oblique et un troisième côté
oblique opposé;
enrouler séquentiellement alternativement de façon opposée en montant et en descendant des couches obliques de spires parallèles audit troisième côté oblique opposé faisant ainsi progresser le bobinage le long de l'axe du mandrin d'enroulement, de manière telle qu'une demi-section du bobinage dans un plan radial contenant l'axe d'enroulement forme un trapèze avec le bobinage constituant un ensemble mécanique stable autoportant, et avec des spires sur des côtés obliques du trapèze, excepté deux spires situées à des extrémités opposées respectives d'un plus grand côté
parallèle du trapèze, s'appuyant sur deux spires situées sur une couche de spires parallèle à l'axe d'enroulement, et où
un point auquel le front de montée oblique rencontre ledit troisième côté oblique opposé définit un sommet radial du trapèze, avec chaque spire du front de montée, excepté une première spire, reposant sur deux spires successives situées sur la même couche parallèle à l'axe d'enroulement, la première des spires étant une spire précédente d'un front de montée; et laisser libre un emplacement d'une spire n pour faire une prise de réglage durant l'un de l'enroulement de spires obliques en descendant et de l'enroulement de spires obliques en montant, laissant ainsi libre un emplacement d'une spire, et continuer l'enroulement des spires suivantes de l'emplacement libre jusqu'à atteindre la dernière spire d'une couche suivante de spires obliques enroulées en montant, et placer ensuite la spire passée n à un sommet d'une couche de spires obliques enroulées en montant, au sommet du trapèze, et poursuivre l'enroulement du bobinage en une couche suivante de spires obliques enroulées en descendant.
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