Procédé de bobinage en couches d'une bobine d'électro-aimant et bobine obtenue par ce procédé. La présente invention a pour objet un pro cédé de bobinage en couches d'une bobine d'électro-aimant, consistant. en ce que l'on enroule autour d'un axe fixe au moins un fil par fractions de spire successives s'étendant suivant des arcs de cercle, de manière à for mer par ces spires au moins une couche de spires de diamètre uniforme, et en ce qu'on effectue cette opération de façon que les frac tions de spire successives du même fil soient décalées l'une par rapport. à l'autre dans une direction parallèle à l'axe fixe sur une dis tance légèrement supérieure à.
la moitié du diamètre du fil, le nombre de fractions de spire contenues dans la circonférence étant choisi égal à deux fois le nombre de fils à enrouler sur la même couche.
L'invention comprend également une bo bine d'électro-aimant obtenue par le procédé ci-dessus. Cette bobine est caractérisée en ce que chaque couche de spires de la bobine comprend au moins un fil enroulé autour .d'un axe fixe par fractions de spire successives, avec décalage des fractions successives de spire suivant. une direction parallèle à l'axe fixe sur une distance légèrement. supérieure à la moitié du diamètre du fil, le nombre de fractions de spire étant égal à. deux fois le nombre de fils à enrouler sur la même couche.
Suivant des mises en oeuvre particulières du procédé faisant l'objet de l'invention, on peut procéder à l'enroulement. d'un seul fil, auquel cas la direction de déplacement du fil dans le sens parallèle à l'axe de la bobine peut être inversée au moment- où l'on va for mer une deuxième couche de spires sur la couche de spires précédemment formée, chacune des demi-spires successives de cette deuxième couche étant alors décalée d'une distance légèrement supérieure à la moitié ,
du diamètre du fil dans le sens opposé à la direc tion suivant laquelle étaient décalées les demi- spires successives de la première couche, ou encore d'une manière phis générale, on peut utiliser plusieurs fils, auquel cas l'on enroule dans chaque couche plusieurs fils en fractions de spire successives, situées dans des plans perpendiculaires à l'axe de la bobine, avec dé calage de chacune des fractions de spire suc cessives de- chaque fil d'une couche, dans une même direction parallèle à l'axe de la bobine par rapport.
à la fraction précédente, les dé calages longitudinaux successifs de chaque spire de fil complète de la couche ayant une longueur totale légèrement supérieure à la somme des diamètres des différents fils.
Deux mises en aeuvre du procédé objet de l'invention et des variantes sont décrites ci- dessous, à titre d'exemple, en regard du dessin annexé qui représente deux bobines exécutées suivant ces mises en oeuvre et des dispositifs permettant d'établir ces bobines.
Les fig. l., 2 et 3 représentent l'une de ces bobines, respectivement. en élévation, en vue latérale et en coupe transversale suivant la ligne 3-3 de la fig. 1. La fig. 4 représente en perspective et à plus petite échelle cette même bobine prête à être utilisée.
Les fig. 5 et 6 sont des vues respective ment en bout et en coupe axiale -du dispositif servant à l'enroulement de la bobine repré sentée aux fig. 1 à 4.
La fig. 7 est une vue en élévation du même dispositif, en coupe partielle suivant la ligne 7-7 de la fig. 5, le dispositif étant sup posé démonté.
Les fig. 8 et 9- sont respectivement une vue en bout suivant la ligne 8-8 de la fig. 7 et une coupe transversale suivant la ligne 9-9 de la fig. 6.
La fig. 10 est une -lie en élévation des quatre segments rainurés dont. la juxtaposi tion forme l'élément du dispositif représenté aux fig. 5 à 9, sur lequel se fait l'enroule ment de la bobine.
La fig. 11 représente, en coupe axiale et à plus grande échelle avec arrachement, l'un de ces segments avec des éléments de fil portés par lui.
La fig. 12 est une vue analogue cl'-Lin autre segment.
La fig. 13 est une -pie en plan du dispo sitif représenté aux fig. 5 à 9 et recevant son fil à partir d'un organe dévideur.
La. fig. 14 représente une variante des segments de la fig. 10.
La fig. 1..1a. est une vue en perspective d'une bobine obtenue par enroulement sur les segments de la fig. 14.
La fig. 15 représente une deuxième va riante des segments représentés à la fig. 10. Les fig. 1, 2 et 3 représentent une bobine d'électro-aimant enroulée par couches. Dans chaque couche, chaque opire complète com prend deux demi-spires 20, chaque demi- spire étant, décalée amalement par rapport à celle qui la précède immédiatement, comme on le voit en 21.
Ces décalages se font, dans la même direction axiale pour les spires d'une même couche et les décalages dans chacune des couches successives se font dans des di rections opposées à la direction du dé,caiage dans la couche immédiatement précédente. La plus grande partie de chaque demi- spire de chaque couche se trouve dans un plan perpendiculaire à l'axe de la. bobine et les plans des demi-spires successives sont écartés l'un de l'autre dune distance légère ment supérieure à la moitié du diamètre du fil.
Chaque demi-spire comporte une partie terminale oblique relativement courte, par laquelle elle est reliée à la demi-spire immé diatement suivante, de manière à assurer le décalage axial désiré;
les demi-spires se rac cordent ainsi de préférence suivant. une courbe ressemblant à un<B>S.</B> Chaque couche comprend le même nombre de spires et le plan de chaque demi-spire de la couche im médiatement suivante se trouve à une dis tance sensiblement écale des plans des deux demi-spires adjacentes de la. couche immé diatement précédente, de sorte que les demi- spires de chaque couche sont, logées dans les creux en forme de gorges apparaissant entre les parties extérieures des demi-spires de la couche immédiatement précédente.
Ainsi, le décalage axial des demi spires d'une couche par rapport à celles d'une couche adjacente correspond sensiblement à. la moitié du dia- niètre du fil, de telle sorte que la. bobine a deq faces terminales relativement lisses ne pré sentant pas de saillies notables. Les demi- spires extrêmes sont reliées en effet par des raccordements 22 à, chaque extrémité de la bobine et, par suite dit décalage longitudinal des couches successives, ces raccordements sont relativement lisses et peu proéminents.
On obtient. la. bobine qui vient d'être dé crite en amenant le bout. 23 d'un trongon de fil à un dispositif de bobinage que l'on fait tourner pour y enrouler le fil. Ce dispositif de bobinage comporte des moyens de guidage pour le fil, destinés à assurer le serrage des spires, un dispositif non représenté étant prévu pour renverser le mouvement. du fil à chaque extrémité de course; il est donc inu tile de prévoir un guidage indépendant et. il suffit de freiner par friction le mouvement longitudinal du fil pour amener le fil à s'en rouler en spires serrées sur le dispositif de bobinage.
En cours de bobinage et à la fin de la formation de la première demi-spire, on amène le fil à se déplacer dans le sens axial du dispositif de bobinage, en vue de la for mation de la demi-spire suivante, dans un plan décalé par rapport au plan de la. pre- iiiière demi-spire, la distance entre ces deux plans étant légèrement. supérieure à la moitié du diamètre du fil; à la fin de la formation de la deuxième demi-spire, le fil se retrouve an contact. de la première demi-spire en un point voisin de celui où le fil a. commencé son enroulement.
Le fil est à ce moment déplacé aiialement et termine la deuxième demi-spire considérée suivant une oblique, avant de com mencer la formation de la troisième demi- spire dans un plan dont l'écartement longi tudinal par rapport au plan de la deuxième demi-spire est égal à celui existant entre les plans de la deuxième et de la première demi- spire. Chaque spire suivante vient se former au contact de la spire complète précédente avec décalage correspondant des éléments de chaque spire complète par rapport à la spire précédente jusqu'à ce que la couche entière soit.
formée. On commence ensuite la couche suivante avec renversement de la direction de déplacement axial du fil, cette couche suivante, étant formée par des demi-spires décalées les unes par rapport aux autres, comme dans le cas de la première couche décrite.
Bien que l'on vienne de décrire un pro cédé de bobinage par enroulement du fil par demi-spires décalées dans le sens longitudinal, i i est évident que l'on pourrait. enrouler le fil par fractions de spire complètes, par quarts par exemple; de plus, on peut enrouler aussi bien en même temps deux fils on davantage en spires contiguës.
Le dispositif de bobinage représenté aux fig. 5 à. 9 comprend deux pièces ou joues 25 et 26 destinées à être rapprochées ou écartées lune de l'autre de part. et d'autre d'une partie cylindrique rainurée 30-31 servant au bobi nage. Lorsque les joues 25, 26 (fig. 6) sont. écartées suffisamment l'une de l'autre, on peut enlever la bobine 20 qui a. été formée sur la partie cylindrique avant écartement desdites pièces 25, 26. L'écartement normal des joues 25, 26 au cours du bobinage corres pond à la longueur axiale de la bobine à for mer.
La joue 25 est. solidaire d'un moyeu 27 calé sur un arbre d'entraînement 28, tandis que la joue 26 est fixée sur un arbre 29 aligné sur l'arbre 28, cet. ensemble 26-29 pouvant être déplacé dans le sens axial par rapport à la joue 25. En position d'enroulement, les joues 25 et 26 sont. solidarisées pour tourner ensemble.
La, partie cylindrique 30-31 montée entre les parois en regard des joues 25, 26 est cons tituée dans le sens périphérique par plusieurs segments successifs dont la surface extérieure est cylindrique et dont l'axe de courbure se confond avec l'axe des arbres 28, 29. Ces seg ments peuvent, être rapprochés de cet axe pour permettre l'enlèvement de la bobine en roulée sur la partie constituée par l'ensemble des segments.
Dans l'exemple représenté, on a recours à deux paires successives de segments sem blables 30 et 31. Chacun de ces segments pré sente des rainures périphériques ménagées dans des plans transversaux successifs, les rainures correspondantes des segments de chaque paire 30 ou 31 se prolongeant. l'une L'autre pour former une .seule rainure dont la longueur périphérique est. légèrement infé rieure à la moitié de la périphérie totale de la, partie cylindrique 30-31. Les segments sont portés par la joue 25 tout en pouvant se déplacer légèrement, dans le sens radial.
La joue 25 présente un évidement cylindrique borgne 3 2 avant pour axe l'axe de l'arbre 28, pour recevoir les extrémités correspondantes 33 des serments dont l'épaisseur est réduite à cet effet. en ce point dans le seras radial. La joue 25 comporte de plus en alignement ra dial par rapport à l'emplacement occupé par l'extrémité 33 de chaque segment un alésage 35 dans lequel peut coulisser un plongeur 36 muni d'une tête 37 pouvant pénétrer dans un évidement, ménagé à cet effet. dans la face extérieure de l'extrémité 33 du segment cor respondant.
Le plongeur 36 est repoussé vers ce dernier évidement par un ressort 38 en roulé autour du plongeur entre sa tête 37 :et un bouchon creux 39 vissé dans l'extrémité extérieure de l'alésage 35 et. recevant l'extré mité extérieure du plongeur coulissant dans ledit évidement. Les surfaces intérieures des différents segments, formant les éléments d'une surface tronconique commune, sont. por tées par un noyau .conique 40 solidaire de la joue 26.
Ce noyau est destiné à repousser vers l'extérieur les différents segments lorsque les joues 25 et 26 sont dans leur position de bo binage pour laquelle le noyau pénètre à fond à l'intérieur de l'ensemble des segments de telle sorte que le diamètre de la pièce formée par l'ensemble des segments prenne une va leur permettant l'enroulement du fil. Dans cette position, chaque segment se trouve lé gèrement écarté des segments voisins, comme représenté à la fig. 9.
Dans l'exemple repré senté, l'extrémité intérieure du noyau co nique 40 présente des encoches radiales 40a susceptibles de recevoir par l'avant des doigts 40b fixés sur le moyeu 27 de la joue 25, de manière à obliger les deux joues 25 et 26 à tourner solidairement.
Les rainures prévues à la surface de chacune des paires de segments dans des plans perpendiculaires à l'axe de la partie cylindrique 30-31 sont décalées dans le sens de l'axe de la. bobine de telle manière que les plans des rainures d'une paire de segments passent entre les plans des rainures de l'autre paire et se trouvent à une distance de ces derniers plans qui est légèrement supé rieure à la moitié du diamètre du fil à en rouler. Dans l'exemple représenté, la:joue 26 présente une fente oblique 41 (fig. 7 et 8) destinée à recevoir l'extrémité 23 du fil à enrouler sur le dispositif à bobiner.
La rai nure 42 (voir fig. 10) ménagée à l'extrémité des deux segments 30 au voisinage immédiat. de la. joue 26 se trouve par son plan moyen à 1-me distance de la surface intérieure de cette joue qui est légèrement supérieure à la moitié du diamètre du fil et l'extrémité for- niant entrée dans la rainure :considérée est disposée de telle manière par rapport à la fente 41 que le fil sortant de cette dernière pénètre directement dans cette rainure, La rainure 43 formée sur les deux autres seg ments 31 au voisinage immédiat de la paroi 26 est à une distance de cette paroi qui est.
légèrement supérieure au diamètre du fil et la face extérieure inclinée de cette rainure se prolonge jusqu'à la surface intérieure de la joue \?6. Lorsqu'on fait. tourner le dispositif de bobinage et que la première demi-spire est sur le point, d'être terminée, le fil vient .au contact de la surface extérieure de la, rainure 43 des segments 31 et il est, ainsi guidé vers cette dernière de telle sorte que la deuxième demi-spire se trouve dans un plan décalé axialement par rapport. à, celui de la pre mière demi-spire d'une longueur légèrement,
supérieure à la moitié du diamètre du fil, comme on le voit sur les fi-.<B>11</B> et 12. Lorsque la deuxième demi-spire est sur le point. d'être terminée, le fil vient au contact de la. pre mière demi-spire en un point voisin de l'en droit où cette dernière arrive au contact. de la joue 26 au sortir de la fente 41, de telle sorte qu'elle est à nouveau décalée axialement et pénètre dans la rainure suivante des seg ments 30; le dispositif de bobinage continuant à tourner, le fil s'enroule au contact de la demi-spire précédente et les décalages des demi-spires successives, dans le sens qui. vient. d'être indiqué, continuent jusqu'à terminai son de la première couche.
Dans l'exemple représenté, les rainures des segments ont en coupe une section trans versale en forme de<B>V,</B> le plan médian de chaque rainure passant. par la pointe du<B>V.</B> Bien entendu, ces rainures pourraient présen ter aussi bien une autre forme que celle d'un V en section droite.
Le plan moyen de la rainure 44 qui se trouve à l'autre extrémité des segments 30, c'est-à-dire au voisinage immédiat de la joue 25, se trouve à une distance de celle-ci légère ment supérieure au diamètre du fil et le plan de la rainure correspondante 45 des segments 31 se trouve à une distance de cette joue 215 légèrement supérieure à. la moitié du dia mètre de ce fil. Ainsi, la première demi-spire de la dernière spire complète de la première couche est écartée de la. joue 25 et la deuxième demi spire de cette dernière spire complète est au contact de cette joue.
Lorsque cette dernière spire est terminée, le fil est ramené par-dessus la première demi-spire de cette dernière spire et. s'appuie sur celle-ci ainsi que sur la joute 25. Quand la première demi- spire de la deuxième couche est sur le point d'être terminée, le fil vient au contact de la deuxième demi-spire de la. dernière spire complète avec décalage suivant. l'axe dans le sens opposé aux décalages de la première couche, ce qui permet. l'enroulement de la deuxième demi-spire de la première spire de la deuxième couche.
Ensuite, le fil s'engage dans la gorge for tnée entre les spires adjacentes de la pre mière couche et chaque changement de plan dû à un décalage entre les demi-spires succes sives de la couche précédente oblige chacune des demi-spires de la couche suivante à se décaler d'une même quantité mais dans le sens opposé aux décalages de la couche pré cédente.
Les différentes couches sont ainsi enrou lées successivement. en sens opposés et, lorsque la bobine a. été complètement. enroulée, elle est liée, comme représenté à la fig. 4, de ma nière à empêcher tout déplacement relatif des spires lorsqu'on retire la bobine. A cet, effet, il est prévu dans les joues du dispositif de bobinage des fentes radiales 47 et 48 permet tant l'introduction d'un lien, en cordage par exemple, avant le début. du bobinage, ce lien étant. noué autour de la bobine suie fois que cette dernière est complètement. terminée.
Lorsque la bobine est liée, on éloigne dans le sens axial la. joue 26 et le noyau conique 40 qui en est solidaire de manière à libérer les segments 30 et 31 qui peuvent se déplacer ainsi vers leur axe sous l'action des plongeurs 36 sollicités par les ressorts 38, de manière que la partie cylindrique constituée par les segments 30 et. 31 se contracte et. permette l'enlèvement. de la bobine.
Comme il a été dit ci-dessus, on écarte à nouveau les segments les uns des autres sous l'action de la réintroduc- tion du noyau lorsqu'ils doivent reprendre leur position de bobinage. Par contre, lorsque le noyau est retiré, les segments sont repous- sés vers l'intérieur par les plongeurs tout en conservant leur distribution annulaire du fait qu'ils reposent sur le noyau conique que l'on a éloigné longitudinalement et cela jusqu'au moment où les bords des segments adjacents viennent en contact.
A ce moment, l'ensemble des segments ne peut plus s'affaisser et prend une position stable permettant la réintroduc- tion ultérieure du noyau conique. En résumé, lorsqu'on a écarté les joues 25 et 26, on peut dégager la bobine des segments qui se sont affaissés et l'on peut ensuite rapprocher les joues 25 et 26 pour réintroduire le noyau entre lesdits segments qui reprennent leur po sition de travail et permettent l'enroulement d'une autre bobine sans organe de guidage spécial pour le fil;
celui-ci peut être dévidé à partir d'une bobine d'alimentation après avoir fait deux ou trois tours autour d'une poulie ou autre organe de friction 46 (fig.13 ) prévu à une faible .distance du dispositif de bobinage. Le fil provenant de cet organe 46 pénètre dans la fente 41 du dispositif de bo binage pour être entraîné par celui-ci et la résistance produite par l'organe de friction <B>46</B> est. suffisante pour que le fil reste tendu et s'applique d'une manière serrée autour du cylindre constitué par les segments.
Il est parfois avantageux de faire com prendre à chaque couche de la bobine -un nombre entier de spires complètes plus une demi-spire complémentaire. A. cet effet, on renverse le sens du mouvement du fil à la fin de la. demi-spire qui suit la dernière spire complète de chaque couche.
La fig. 15 montre les segments d'un dis positif permettant d'obtenir une telle demi- spire complémentaire. Ce dispositif com prend deux segments C identiques avec les- quels le fil vient d'abord en contact, les diffé rentes rainures de chaque segment présentant la même largeur et les rainures correspon dantes des deux seb vents étant disposées dans Lui même plan.
Les deux autres segmenta D sont également identiques et. les rainures cor respondantes de cese derniers segments se trouvent également dans le même plan; toute- rois, chaque segment D ,comporte à chaque extrémité une rainure plus large 49 analogue à la rainure 43 des segments 31 de la fig. 10. Les rainures des segments D se trouvent dans des plans disposés entre les plans des deux rainures successives correspondantes des seg ments C.
Les surfaces extérieures plus larges des rainures d'extrémité 49 voisines de la joue 26 produisent un décalage de la deuxième demi-spire de la première spire de la pre mière couche de la. manière décrite ci-dessus. La dernière demi-spire de .cette couche est terminée quand le fil quitte la dernière rai nure des segments C au voisinage de la joue 25, comme indiqué en 1a, après avoir formé la demi-spire complémentaire de la couche au contact de la dernière spire complète.
Le fil est ensuite ramené vers l'intérieur à la fin de cette demi-spire complémentaire de la ma nière indiquée ci-dessus et la couche suivante est exécutée de la même manière que la pre mière. Les différentes demi-spires supplémen taires des couches successives sont ainsi dis posées à tour de rôle à chacune des extrémités de la bobine.
La bobine peut aussi être constituée par l'enroulement. de deux tronçons de fil dis tincts ou davantage, ces différents tronçons étant enroulés simultanément sur des lon gueurs -correspondant à des parties entières d'une spire complète, avec des décalages simultanés des différents tronçons à la fin de l'enroulement de ces différentes longueurs fractionnées. La fig. 14 représente des seg ments assurant l'enroulement simultané de deux tronçons de fil sur les longueurs cor respondant chacune à un quart de spire.
Chacun des quatre segments E, F, <I>G, H</I> com porte à une extrémité une rainure large 50, les rainures 50 des segments E et G se trou vant aux .extrémités -de ces derniers qui sont voisines de la joue 25, alors que les rainures 50 des segments F et H sont établies aux extrémités de ceux-ci qui sont voisines de la joue opposée 26. Chaque rainure du segment F est décalée par rapport à la rainure cor respondante du segmeilt E d'une longueur légèrement supérieure à la moitié du dia- mètre du fil à. enrouler.
De même, chaque rainure du segment C= est décalée par rapport à la rainure correspondante dit segment F d'une longueur égale et. de même pour les rainures du segment<I>II</I> par rapport aux rai nures du segment G. Le dispositif de bobi nage tourne dans le sens correspondant à la suite des segments<I>H, G,</I> F, E. Le fil 1 à. enrouler pénètre dans le dispositif de bobi nage par le bord avant du segment. E et un deuxième fil 2 pénètre dans le dispositif par le bord avant du segment. G.
Lorsque le dispositif de bobinage eoin- mence à fonctionner, les premiers quarts de spire de chaque fil sont enroulés respective ment dans les rainures extrêmes correspon dantes des segments E et G, et leurs deuxièmes quarts de spire sont formés res pectivement dans les rainures phis larges des segments<I>F et H</I> qui font suite aux rainures considérées, de manière à assurer le décalage des deux fils vers l'intérieur de la. bobine. Au moment de l'enroulement. du troisième quart de spire, le fil 1 vient, au contact avec le fil 2 à proximité du point. d'entrée de ce dernier dans le dispositif de bobinage et. est dévié par ledit. fil 2 vers la deuxième rainure du segment G.
Le quatrième quart de spire du fil 1 est obtenu au contact du deuxième quart de spire du fil 2 à. l'intérieur de la deuxième rainure du segment. H. Le dispositif de bobi nage .continuant à tourner, le fil 2 vient au contact des parties successivement décalées formant. les quarts de spire précédents du fil 1 pour être décalé par celles-ci, tandis que le fil 1 est lui-même au contact des quarts de spire successifs du fil 2 qui lui font subir les décalages successifs désirés.
Lorsque le fil 7- à formé sa dernière spire complète de la première couche, il quitte le segment<I>II,</I> comme représenté en 1a, pour commencer la formation de la. deuxième couche par enroulement. sur les spires de la première -ouche. Le fil 2 termine en même temps sa dernière spire de la première couche et quitte le segment F, .comme représenté en 2a, pour commencer la formation de la deuxième couche par enroulement sur la.
première couche. Ainsi, chaque couche est, formée par plusieurs quarts de spire succes sifs de chacun des deux fils et chaque surface terminale de la bobine enroulée comporte quatre éléments de raccordement décalés de 90 entre eux, comme on le voit à la fig. 14a.