Procédé d'enrobage d'un enroulement d'élément de machine électrique avec une matière isolante et élément de machine électrique obtenu par ce procédé La présente invention a pour objet un procédé d'enrobage d'un enroulement d'élément de machine électrique avec une matière isolante.
L'enrobage des enroulements, de stators et de rotors de moteurs électriques et d'autres éléments de machines électriques avec un matériau isolant est de pratique courante dans l'industrie et présente certains avantages. L'un des avantages principaux d'un moteur dont les enroulements sont enrobés est la protection de l'isolation de base qui permet de travailler dans des ambiances néfastes sans risques de pannes, et même plus sûrement qu'avec des moteurs plus coûteux entièrement fermés et refroidis par ven tilation.
Divers procédés d'enrobage sont<B>déjà</B> passés dans la pratique courante. On a par exemple employé des gaines permanentes en métal usiné ou des revête ments en matière plastique moulée par compression. De tels agencements sont non seulement coûteux mais encore d'un champ d'application limité<B>à</B> une seule construction particulière de moteu r. Cet incon# vénient est particulièrement sensible pour les ateliers de réparation relativement peu importants qui sont souvent appelés<B>à</B> remplacer et<B>à</B> enrober les enrou lements d'une grande variété<B>de</B> moteurs.
Diverses tentatives ont été faites pour trouver des procédés plus souples, susceptibles d'être utilisés avec des moteurs de différentes grandeurs, mais les résultats n'ont pas été satisfaisants. On a fabriqué par exemple des moules en feuilles de, papier forte ment isolant. Ce procédé prend beaucoup de temps<B>;</B> il est coûteux et donne un enrobage encombrant. On a aussi utilisé des procédés consistant<B>à</B> enduire les enroulements d'une pâte isolante. Avec un tel pro cédé, il est difficile d'obtenir un revêtement uniforme des enroulements ou de remplir les vides existant entre les fils. En outre il arrive souvent d'obtenir une isolation inégale des enroulements et par conséquent une mauvaise dispersion de la chaleur.
Une autre technique comporte une imprégnation par immersion dans des substances thixotropiques. sous vide ou sous pression. Mais comme ces substances ne coulent pas très facilement, il est impossible d'obtenir<B>à</B> la fois une imprégnation complète et une protection de sur face suffisante.
Pour remédier<B>à</B> ces inconvénients, la présente invention propose un procédé qui peut être facile ment et rapidement mis, en #uvre pour enrober les enroulements d'éléments de machines électriques.
Ce procédé permet de réaliser une grande écono mie<B>;</B> il présente une grande souplesse d'application et fournit des produits de haute qualité. Il permet d'utiliser un outillage simple et identique pour l'en robage des enroulements d'éléments de machines électriques de dimensions variées.
Ce procédé d'enrobage est susceptible d'être uti- lis6 éconon-ùquement tant par les fabricants<B>d'élé-</B> ments de machines électriques originaux que par les ateliers de réparation, quelle que soit l'importance de leurs installations.
Ce procédé utilise un moule économique qui peut être aisément éliminé après l'enrobage ou, au choix, conservé de façon permanente sur les enroulements pour réaliser un élément de machine électrique véri tablement enveloppé.
Selon l'invention, Ae procédé d?enrobage, d'un enroulement d'élément de machine, électrique éom.- prenant un noyau en matière magnétique sur lequel cet enroulement forme une, protubérance annulaire, est caractérisé en ce qu'on enferme ladite protubé rance annulaire dans un canal en feuille de métal non magnétique ayant au moins une paroi latérale ondulée et courbé latéralement de manière<B>à</B> former un anneau entourant ladite protubérance sans la tou cher, la partie ouverte dudit canal étant scellée par rapport audit noyau,
et en ce qu!on maintient ledit anneau ainsi placé contre tout déplacement pendant qu#on <B>y</B> introduit une matière isolante destinée<B>à</B> enrober ledit enroulement.
La présente invention comprend aussi Pélément <B>de</B> machine électrique obtenu par ce procédé, qui est caractéris6 en ce qu## comprend un noyau en ma- tiùre magnétique, un enroulement conducteur de cou rant électrique formant une protubérance annulaire sur ce noyau, ladite protubérance annulaire étant enfermée dans un anneau constitué par un canal en feuille métallique non magnétique mince ayant au moins une paroi latérale ondulée,
la partie ouverte de ce canal étant scellée par rapport audit noyau et une matière isolante remplissant l7espace compris <B>à</B> rintérieur de cet anneau et enrobant ledit enrou lement.
Une mise en #uvre du procédé selon l'invention est décrite ci-après,<B>à</B> titre d'exemple, avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels<B>:</B> La fig. <B>1</B> est une vue en plan partielle d'un canal en feuille métallique qui est utilisé comme moule d'enrobage.
La fig. 2 est une vue partielle en élévation du moule de la fig. <B>1.</B>
La fig. <B>3</B> est une vue en coupe suivant la ligne <B>3-3</B> de la fig. <B>1.</B>
La fig. 4 est une vue en bout du stator d7un moteur électrique sur lequel est installé le moule d'enrobage représenté aux fig. <B>1 à 3.</B>
La fig. <B>5</B> est une vue, en coupe du stator du moteur électrique de la fig. 4, montrant l'enroule ment après l'enrobage.
La fig. <B>6</B> est une vue partielle en plan d'une forme modifiée du moule en feuille métallique.
La fig. 7'est une vue partielle en élévation<B>de</B> la paroi latérale intérieure du moule,de <U>la</U> fig. <B>6,</B> vue radialement.
La fig. <B>8</B> est une vue partielle en élévation de la paroi latérale extérieure du moule de la fig. <B>6,</B> vue radialement.
La fig. <B>9</B> est une vue partielle en plan d'un autre moule en feuille métallique.
La fig. <B>10</B> est une vue partielle en élévation de la paroi latérale intérieure du moule de la fig. <B>9,</B> vue radialement.
La fig. <B>11</B> est -une vue partielle en élévation de la paroi latérale extérieure du moule<B>de</B> la fig. <B>9,</B> vue radialement.
La fig. 12 est une vue partielle en plan d'un autre moule en feuille métallique.
La fig. <B>13</B> est une vue en élévation partielle de la paroi latérale intérieure du moule de la fig. 12, vue radialement, et la fig. 14 est une vue en élévation partielle de la paroi extérieure du moule de la fig. 12,
vue radia- lement. Dans la fig. <B>1</B> est représenté un moule d'enrobage <B>1</B> ayant la forme d'un canal en feuille métallique non magnétique<B>à</B> section droite en<B>U</B> comme repr & senté dans la fig. <B>3.</B> Cette feuille peut être en n'im porte quel métal ou alliage métallique non magnéti que approprié, par exemple en aluminium, en étain, ou en acier inoxydable. La feuille doit être assez épaisse pour offrir une bonne résistance<B>à</B> la pres sion, mais son épaisseur ne devrait de préférence pas dépasser environ<B>0,025</B> mm.
Les épaisseurs<B>à</B> préférer spécialement sont comprises entre environ <B>0,0025</B> mm et environ<B>0,01</B> mm.
Le canal en feuille<B>1</B> est flexible en direction latérale. Comme on le voit dans la fig. <B>1,</B> le canal est arqué et son côté intérieur 2, vu radialement, est ondulé ou cannelé relativement fortement et pro fondément tandis que son côté extérieur<B>3,</B> en direc tion radiale, présente des ondulations relativement légères et peu profondes. Les ondulations s'étendent d'un bord<B>à</B> l'autre du moule, latéralement<B>à</B> travers le sommet 4. La profondeur des ondulations va en croissant progressivement du bord extérieur<B>5,</B> en direction radiale, au bord intérieur<B>6,</B> en direction radiale.<B>Il</B> résulte de ces ondulations que le moule<B>1</B> prend une forme arquée et est fortement flexible, de sorte qu'on peut faire varier le rayon de son arc.
La feuille pourrait être aussi pliée de façon<B>à</B> écarter ou rapprocher les bords<B>5</B> et<B>6.</B>
Dans une variante, seul<B>le</B> côté intérieur 2, vu radialement, pourrait être ondulé et le côté exté rieur<B>3</B> pourrait rester lisse. Cette construction per mettrait aussi de courber le moule latéralement. On préfère toutefois généralement avoir des ondulations des deux côtés pour conférer au canal une meil leure flexibilité latérale du fait de la compression et de l'extension des ondulations intérieures et exté rieures respectivement, lorsque le canal est courbé du côté intérieur. D'autre part, avec des<B>-</B>ondulations sur les deux côtés, on augmente sensiblement la soli dité du moule.
Comme on le verra par la suite, il <B>y</B> a toutefois des circonstances dans lesquelles il peut être avantageux d'avoir la paroi extérieure, vue radialement, plus fortement ondulée que la paroi intérieure, vue radialement, et d'autres circonstances dans lesquelles une des parois latérales ne présente pas du tout d!ondulations.
De préférence, comme l'indique la fig. <B>3,</B> le côté extérieur<B>3,</B> en direction radiale, du moule<B>1</B> est plus long que le côté intérieur 2, en direction radiale, ceci pour une raison qui sera expliquée plus loin.
Bien que la mise, en #uvre décrite concerne l'en robage d!un enroulement d'un stator<B>de</B> moteur élec trique, on pourrait enrober les enroulements d'autres éléments de machines électriques tels que, par exem ple, les stators de génératrices et les rotors de mo teurs ou de génératrices.
Les fig. 4 et<B>5</B> représentent le stator<B>11</B> d'un moteur électrique usuel. Etant donné que la cons truction de ce stator est usuelle, il nest décrit et représenté que dans la mesure nécessaire pour per- mettre la pleine compréhension de la mise en #uvre qui va être décrite. Le stator<B>11</B> comprend un noyau annulaire 12 de matière magnétique, composé d'une pluralité de lamelles<B>13</B> i#e cette matière suivant une technique bien connue. L'intérieur<B>du</B> noyau annu laire 12 limite un alésage 14 qui est concentrique<B>à</B> l'enroulement annulaire et est destiné au logement d'un rotor usuel, non représenté.
Le noyau 12 est aussi muni d'une -pluralité de fentes<B>15</B> qui sont cir- conférentiellement espacées autour'de la partie inté rieure du noyau et communiquent avec l'alésage 14.
Un enroulement usuel<B>16</B> pour le passage du courant est enroulé dans les fentes<B>15</B> et s'étend au-delà des extrémités du noyau 12 de façon<B>à</B> for- merdes prolongements annulaires<B>17</B> aux deux extré mités du noyau, conformément<B>à</B> la technique habi tuelle. L'enroulement<B>16</B> est composé d'ordinaire de fil conducteur<B>de</B> l'électricité revêtu d'un verni isolant.
Avant l'enrobage, les prolongements d'enroule ment<B>17</B> sont de préférence enveloppés dans une ou plusieurs couches d'un tissu isolant tel que, par exem ple, un tissu poreux en fibres de verre<B>18,</B> qui est cousu, noué ou attaché de quelque autre façon aux fils. On peut employer aussi pour cela du papier ou une autre matière isolante appropriée. D'autre part, en variante, poux envelopper les enroulements, on peut appliquer une couche d'espacement en tissu de fibres de verre, en papier ou autre matière ana logue aux moules en feuille métallique, avant l'enro bage, de façon<B>à</B> ménager un espace effectif et déter miné entre la feuille du moule et l'enroulement.
Dans les deux cas, le tissu fournit une couche d'espace ment mécanique et isolante entre l'enroulement et la feuille métallique,<B>de</B> façon<B>à</B> diminuer les -risques de contact entre les fils et la feuille.
Chacun des canaux en feuille<B>1</B> est coupé au moins aussi long, mais de préférence légèrement plus long que la circonférence du prolongement<B>17</B> qu'il doit renfermer. Le canal<B>1</B> est ensuite courb6 inté rieurement latéralement en un anneau dont<B>le</B> dia mètre correspond<B>à</B> celui du prolongement annulaire <B>17.</B> L'un des anneaux en feuille est ensuite disposé sur chacun des prolongements<B>17</B> avec le côté ouvert du canal dirigé vers le noyau, eten laissant un espace entre les parois du canal et les enroulements, comme représenté dans la fig. <B>5.</B> Les extrémités du canal, qui, de préférence, se recouvrent, sont fixées l'une<B>à</B> l'autre au moyen d'un adhésif.
Le bord extérieur<B>5</B> du canal en feuille est plié vers l'extérieur et les deux bords<B>5</B> et<B>6</B> sont liés et scellés hermétiquement au noyau 12, de préférence -au moyen d'une matière adhésive isolante, telle qu'une résine époxy. La liai son du bord<B>5</B> plié extérieurement avec le noyau maintient le moule en place et assure une fermeture hermétique pendant 1'op6ration d'enrobage. Un trou <B>19</B> est percé dans le sommet 4 -du moule<B>1</B> pour per mettre. le passage des extrémités des fils de l'enrou lement. Il est évident que le trou<B>19</B> peut être situé <B>à</B> l'endroit qui convient le mieux pour le passage des extrémités des fils de l'enroulement.
Si ces extré- mités sont disposées sur<B>le</B> côté de l'enroulement annulaire, le trou<B>19</B> sera percé dans<B>le</B> côté carrés- pondant du moule. Une ouverture analogue 20 est percée dans<B>le</B> sommetdu moule de façon<B>à</B> permet tre l'introduction de la matière d'enrobage.
Dans le dessin, pour plus de clarté, l'espace entre le moule<B>1</B> et les enroulements est fortement exagéré. En réalité, cet espace, est tout<B>à</B> fait minim et aussi uniforme que possible de façon<B>à</B> conserver l'isolation<B>à</B> un minimum constant, afin de réaliser une déperdition de chaleur maximum. L'espacement peut être<B>réglé</B> en faisant varier la largeur des côtés 2 et<B>3</B> du moule qui peuvent être prévus<B>à</B> l'origine assez larges et,découp6s ensuite<B>à</B> la largeur voulue.
Un important avantage du moule décrit réside dans le fait que sa courbure latérale ne modifie pra tiquement pas la suTface de sa section droite ou son aspect soigné. Par conséquent, un même moule peut être conformé en anneaux de diamètres largement différents pour s'adapter aux enroulements de dif férents moteurs.
Dans les grands. ateliers de construction où l'on construit de grandes séries<B>de</B> moteurs d'un même modèle, il peut être, avantageux de préparer les mou les,<B>1</B> sous, forme, d'anneaux. fixés de façon perma nente, de façon<B>à</B> présenter<B>à</B> l'avance une forme déterminée. Toutefois, pour nombre, d'opérations, on préifère, construire de longs canaux en feuille ondulée qui peuvent être conformés en anneaux de n'importe quelles dimensions.
Dans l'exemple<B>de la</B> fig. <B>5,</B> une enveloppe en feuille 21 est placée sur le noyau, de façon<B>à</B> enfer mer entièrement la surface extérieure du noyau entre les moules<B>1.</B> L'enveloppe 21 est liée adhésivement au moyen #d'un adhésif tel que, par exemple, une résine époxy, aux bords pliés extérieurement<B>5</B> des moules<B>1</B> et<B>à</B> la surface extérieure du noyau 12. L'épaisseur de la couche adhésive sous l'enveloppe 21 est exagérée dans la fig. <B>5</B> pouriplus. de clarté.
Une enveloppe analogue 22 est placée autour de la surface de l'alésage 14 et liée adh6sivement aux bords<B>6</B> du moule qu'elle recouvre et<B>à</B> la surface intérieure du noyau.
Un dispositif élastique présentant une surface de liaison continue, -tel que, par exemple, -un cylindre pneumatique<B>23</B> en matière élastique telle que le <B> </B> néoprène <B> </B> (marque déposée) représenté dans la fig. <B>5,</B> est introduit dans l'alésage 14 et gonflé de façon<B>à</B> venir s!appliquer contre la surface de l'alé sage pour former un appui pour la paroi latérale 2 du moule et pour l'enveloppe 22 pendant l'opération d'enrobage.
Lorsque l'adhésif liant les diverses surfaces du moule<B>1</B> et de l'enveloppe 22 les unes aux autres et avec le noyau a été appliqué et Ir, cylindre pneu matique a été mis en place dans l'alésage, on intro duit dans l'ouverture 20 une seringue<B>à</B> injection ou quelque autre moyen pour injecter la matière d'enro bage dans le moule. Les. ouvertures<B>-19</B> et 20 sont alors scellées autour des extrémités deà enroulements et de la seringue respectivement. L'enveloppe de mou lage est ainsi rendue étanche aux liquides.
Il est souhaitable, juste avant l'enrobage, de chauffer préa lablement l'ensemble formé par le stator et le moule <B>à</B> une température d'environ<B>800 à</B> 901, <B>C.</B> Un milieu isolant fluide est ensuite introduit par l'ouverture 2G, jusqu'à ce que tout l'espace compris entre l'enve loppe de moulage et les fentes<B>15</B> soit entièrement rempli de façon<B>à</B> enrober les enroulements.
Si on'le désire, l'injection peut être effectuée simultanément dans les deux moules<B>1.</B> On utilise de préférence une pression suffisante pour remplir tout l'espace com pris entre les moules et les enroulements et, de pré férence aussi, poux remplir tous les vides qui peu vent exister entre les fils des enroulements. L'injez- tion de la matière d'enrobage dans le moule peut être effectuée sous pression. En variante, la matière d'enrobage peut être simplement versée dans le moule par gravité seulement.
Pendant l'introduction de la matière d'enrobage dans les moules en feuille, il convient de prendre garde<B>à</B> éviter tout excès de pression qui pourrait faire éclater les moules. Au besoin on peut appliquer des Moyens -de retenue extérieurs aux moules pour les empêcher de se déplacer. Dans des conditions normales toutefois, les moules sont efficacement main tenus en place par le joint adhésif et le cylindre pneu matique sans qu'il soit besoin d'employer des moyens de retenue extérieurs supplémentaires.
La matière d'enrobage peut être un liquide, une résine thermoplastique, une résine se polymérisant<B>à</B> chaud, et d'autres matières analogues. On emploie le plus avantageusement une résine se solidifiant<B>à</B> chaud car<B>elle</B> présente la -plus grande stabilité méca nique aux températures de, fonctionnement des mo teurs. D'autre part, afin & assurer un efficace trans fert de chaleur, la résine doit former une masse solide compacte exempte, de vides.
Les résines époxy, essentiellement les poly6thers linéaires contenant en moyenne plus d!un groupe époxy par molécule, obtenus par la réaction en milieu alcalm, & a1cools. polyhydroxyliques et de phé- nols avec l'épihalohydrine, peuvent former des com positions injectables pratiquement exemptes de vides, offrant une bonne résistance aux matières corrosives.
Les résines époxy et leurs agents de conversion, géné- ralernent des composés organiques polyfonctionnels contenant de l'hydrogène actif, existent sous forme de liquides coulant librement qui remplissent complè tement le moule et qui sont transformés en produits infusibles par l'action de la chaleur, d'un catalyseur ou d'une autre action analogue. Ces résines époxy et ces agents de conversion sont bien connus dans la pratique.
Lorsque tout l'espace compris dans les moules a été entièrement rempli par la matière d'enrobage isolante, cette matière isolante est traitée en la sou mettant<B>à</B> l'action<B>de</B> la chaleur de la façon habituelle.
Les moules<B>1</B> et les enveloppes 21 et 22 peu vent être mainienus de façon permanente sur le sta- tor <B>11</B> pour constituer un moteur scellé dans une enveloppe. Pour parfaire la fermeture hermétique, on peut encore coller des pièces sur les -ouvertures 20 et autour des extrémités des enroulements qui sor tent de l'ouverture<B>19.</B> Uenrobage enveloppé ainsi obtenu est extrêmement solide et résistant<B>à</B> rusure et<B>à</B> la pénétration<B>de</B> ]!humidité dans le noyau ou dans les enroulements.
L'opération d'enrobage peut aussi être effectuée sans employer des enveloppes autour du noyau telles que les enveloppes 21 et 22. Les enveloppes peuvent être placées sur le noyau après l'enrobage pour pro téger la matière isolante.
Dans une autre variante, on peut aussi éliminer complètement les enveloppes 21 et 22. De surcrdit, les moules<B>1</B> peuvent être retirés après le traitement de solidification de la matière d'enrobage. De pré férence, si l'on a l'intention & éliminer les moules, il convient d'appliquer, avant l'enrobage, sur la surface inférieure des moules que l'on veut retirer un agent de libération qui peut être une substance quelconque susceptible d'empêcher ou d'affaiblir la liaison entre la feuille du moule et la matière isolante. D'autre part, lorsqu'on n'emploie pas d'enveloppe 22, on peut enduire la surface du cylindre pneumatique<B>23</B> d'un agent de libération.
Les fig. <B>6, 7</B> et<B>8</B> représentent une variante de construction du moule<B>101</B> qui constitue aussi un canal en feuille métallique non magnétique dont la section droite est en forme de<B>U.</B> Le canal<B>101</B> est flexible en direction latérale et est arqué<B>;</B> son côté intérieur, en direction radiale, 102 est ondulé ou cannelé relativement fortement et profondément, tan dis que son côté extérieur<B>103,</B> en direction radiale, est pratique-ment lisse. Les ondulations s'étendent du bord<B>106</B> de la paroi intérieure, en sens radial,<B>à</B> tra vers le sommet 104 du moule<B>101,</B> laissant la paroi latérale extérieure<B>103</B> pratiquement non ondulée.
Les fig. <B>9, 10</B> et<B>11</B> représentent une autre va riante du moule 201 qui est aussi constitué par un canal en feuille métallique non magnétique dont la section droite, en forme générale, est en<B>U</B> et qui est flexible en direction latérale. Le moule 201 est arqué<B>;</B> son côté intérieur 202, en sens radial, est pratiquement lisse et son côté extérieur<B>203,</B> en sens radial, est ondulé ou cannelé relativement fortement et profondément. Les ondulations s'étendent du bord <B>205</B> du côté extérieur<B>à</B> travers le sommet 204.
Comme on le voit dans la fig. <B>10,</B> une ondulation sur deux se termine légèrement après le sommet 204 en direction de la paroi latérale intérieure et les ondu lations intermédiaires s'étendent vers le bas sur une partie de la largeur du côté intérieur 202. Ainsi le côté intérieur 202 est relativement lisse comparati vement au côté extérieur<B>203.</B> Si en le désire, toutes les ondulations peuvent se terminer au sommet 204 ou peu au-delà en direction du côté intérieur 202, laissant ledit côté intérieur pratiquement non ondulé et lisse.
La paroi intérieure, en sens radial<B>'</B> exempte d'ondulations est avantageuse du fait qu'elle présente une surface, plus lisse contre laquelle lè cylindre pneu matique<B>23</B> peut s'appliquer hermétiquement pendant l'opération d'enrobage sans sacrifier indûment la flexibilité du canal.
Les fig. 12,<B>13</B> et 14 représentent encore une autre forme modifiée de moule d'enrobage désigné par le numéro de référence<B>301.</B> Ce moule<B>301</B> est également constitué par un canal en -feuille métalli que non magnétique de forme générale en<B>U</B> en sec tion droite et flexible dans la direction latérale. Le canal a une.forme, générale arquée; son côté inté rieur, en sens radial,<B>302</B> est ondulé relativement légèrement et son côté extérieur, en sens radial,<B>303</B> ainsi que son sommet 304 sont ondulés ou cannelés très fortement et profondément.
Les ondulations s'étendent du bord<B>305</B> du côté extérieur<B>à</B> travers le sommet 304 sur une partie de la distance trans versale du côté intérieur<B>302</B> où lesdites ondulations diminuent graduellement de profondeur et de lar geur jusqu'à ce qu'elles débouchent dans la partie inférieure Esse de la paroi latérale intérieure, en sens radial,<B>302.</B> L'ondulation pratiquement complète de la paroi latérale extérieure et du sommet et l'ondu lation partielle de la paroi latérale intérieure sont particulièrement avantageuses du fait qu'elles confè rent une grande solidité au moule tout en laissant au moins une partie<B>de</B> la circonférence,
intérieure du moule lisse sur toute sa longueur de façon<B>à</B> offrir un excellent joint avec le cylindre pneurnatique pen dant l'opération d'enrobage proprement dite.
Le procédé d'enrobage d'un enroulement d'un élément de machine électrique utilisant l'un desmou- les modifiés<B>101,</B> 201 ou<B>301</B> est identique au pro <B>cédé</B> décrit plus haut en utilisant le moule<B>1.</B> La fonction de chacun des moules modifiés quand on le laisse en place sur l'élément terminé après l'opéra tion & enrobage est également identique<B>à</B> la fonction correspondante du moule<B>1.</B> Tous ces moules pré sentent des ouvertures telles que les ouvertures<B>19</B> et 20 pour les mêmes buts.
Il est aussi évident que les bords<B>105, 205</B> et<B>305</B> des parois extérieures de ces moules s'étendent de préférence au-delà des bords des parois intérieures correspondantes de ces moules, de la même manière que représenté dans la fig, <B>3</B> pour le moule<B>1</B> et dans le même but. Pour chacun des moules modifiés, on emploie les mêmes matières en feuilles et les mêmes épaisseurs que l'on utilise pour le moule<B>1.</B>
A method of coating an electrical machine element winding with an insulating material and an electrical machine element obtained by this process The present invention relates to a method of coating an electrical machine element winding with a insulating material.
Coating windings, stators and rotors of electric motors and other parts of electric machines with an insulating material is common practice in industry and has certain advantages. One of the main advantages of a motor with coated windings is the protection of the basic insulation which makes it possible to work in harmful environments without risk of breakdowns, and even more safely than with more expensive fully closed motors. and cooled by ventilation.
Various coating processes have <B> already </B> passed into current practice. For example, permanent machined metal sheaths or compression molded plastic liners have been employed. Such arrangements are not only expensive but also of a limited field of application <B> to </B> a single particular motor construction. This drawback is particularly noticeable for relatively small repair shops which are often called upon to <B> to </B> replace and <B> to </B> wrap windings of a wide variety <B> of </B> engines.
Various attempts have been made to find more flexible methods capable of being used with motors of different sizes, but the results have not been satisfactory. For example, molds have been made from sheets of highly insulating paper. This process takes a lot of time <B>; </B> it is expensive and gives a bulky coating. Methods of <B> </B> coating the windings with an insulating paste have also been used. With such a process, it is difficult to obtain a uniform coating of the windings or to fill the voids existing between the wires. In addition, it often happens that the windings are not evenly insulated and that the heat is poorly dispersed.
Another technique involves impregnation by immersion in thixotropic substances. under vacuum or under pressure. However, since these substances do not flow very easily, it is impossible to achieve <B> at </B> both complete impregnation and sufficient surface protection.
To overcome these drawbacks, the present invention provides a process which can be easily and quickly implemented for coating the windings of electrical machine elements.
This process makes it possible to achieve great savings, <B>; </B> it offers great flexibility of application and provides high quality products. It makes it possible to use simple and identical tools for the coating of windings of elements of electrical machines of various dimensions.
This coating process is likely to be used economically both by manufacturers of original electrical machine parts and by repair shops, regardless of the size of the machine. their facilities.
This process uses an economical mold which can be easily removed after coating or optionally kept permanently on the windings to provide a truly enveloped electrical machine element.
According to the invention, the coating process of a winding of a machine element, electric éom.- taking a core of magnetic material on which this winding forms an annular protuberance, is characterized in that said annular protrusion in a non-magnetic sheet metal channel having at least one side wall corrugated and laterally curved so as to <B> </B> form a ring surrounding said protuberance without touching it, the open part of said channel being sealed with respect to said core,
and in that said ring thus placed is maintained against any displacement while inserting an insulating material intended to <B> </B> coat said winding.
The present invention also includes the electric machine element obtained by this method, which is characterized in that it comprises a core of magnetic material, an electric current conducting winding forming an annular protuberance on it. this core, said annular protuberance being enclosed in a ring formed by a channel of thin non-magnetic metal foil having at least one corrugated side wall,
the open part of this channel being sealed with respect to said core and an insulating material filling the space included <B> within </B> the interior of this ring and coating said winding.
An implementation of the method according to the invention is described below, <B> to </B> by way of example, with reference to the accompanying drawings in which <B>: </B> FIG. <B> 1 </B> is a partial plan view of a metal foil channel which is used as a potting mold.
Fig. 2 is a partial elevational view of the mold of FIG. <B> 1. </B>
Fig. <B> 3 </B> is a sectional view taken along the line <B> 3-3 </B> of FIG. <B> 1. </B>
Fig. 4 is an end view of the stator d7un electric motor on which is installed the coating mold shown in FIGS. <B> 1 to 3. </B>
Fig. <B> 5 </B> is a sectional view of the stator of the electric motor of FIG. 4, showing the winding up after the coating.
Fig. <B> 6 </B> is a partial plan view of a modified form of the foil mold.
Fig. 7 is a partial elevational view <B> of </B> the inner side wall of the mold, of <U> the </U> FIG. <B> 6, </B> viewed radially.
Fig. <B> 8 </B> is a partial elevational view of the outer side wall of the mold of FIG. <B> 6, </B> viewed radially.
Fig. <B> 9 </B> is a partial plan view of another sheet metal mold.
Fig. <B> 10 </B> is a partial elevational view of the inner side wall of the mold of FIG. <B> 9, </B> viewed radially.
Fig. <B> 11 </B> is a partial elevational view of the outer side wall of the mold <B> of </B> of FIG. <B> 9, </B> viewed radially.
Fig. 12 is a partial plan view of another sheet metal mold.
Fig. <B> 13 </B> is a partial elevational view of the inner side wall of the mold of FIG. 12, viewed radially, and FIG. 14 is a partial elevational view of the outer wall of the mold of FIG. 12,
radiant view. In fig. <B> 1 </B> is shown a coating mold <B> 1 </B> having the shape of a non-magnetic metal foil channel <B> with </B> straight section in <B> U </B> as shown in fig. <B> 3. </B> This sheet may be of any suitable metal or non-magnetic metal alloy, for example aluminum, tin, or stainless steel. The sheet should be thick enough to provide good <B> pressure </B> resistance, but its thickness should preferably not exceed about <B> 0.025 </B> mm.
Especially preferred <B> to </B> thicknesses are from about <B> 0.0025 </B> mm to about <B> 0.01 </B> mm.
The <B> 1 </B> sheet channel is flexible in lateral direction. As seen in fig. <B> 1, </B> the canal is arched and its inner side 2, seen radially, is corrugated or grooved relatively strongly and deeply while its outer side <B> 3, </B> in radial direction, has relatively light, shallow ripples. The corrugations extend from one edge <B> to </B> the other of the mold, laterally <B> to </B> through the top 4. The depth of the corrugations gradually increases from the outer edge <B > 5, </B> in the radial direction, at the inner edge <B> 6, </B> in the radial direction. <B> It </B> results from these undulations that the mold <B> 1 </B> takes an arched shape and is highly flexible, so that the radius of its arc can be varied.
The sheet could also be folded so <B> to </B> spread or bring together the edges <B> 5 </B> and <B> 6. </B>
In a variant, only <B> the </B> inner side 2, seen radially, could be corrugated and the outer side <B> 3 </B> could remain smooth. This construction would also allow the mold to bend laterally. However, it is generally preferred to have corrugations on both sides to give the channel better lateral flexibility due to the compression and extension of the inner and outer corrugations respectively, when the channel is bent on the inner side. On the other hand, with <B> - </B> undulations on both sides, the solidity of the mold is significantly increased.
As will be seen later, there are however circumstances in which it may be advantageous to have the outer wall, viewed radially, more strongly corrugated than the inner wall, viewed radially, and d other circumstances where one of the side walls has no corrugations at all.
Preferably, as shown in FIG. <B> 3, </B> the outer side <B> 3, </B> in the radial direction, of the mold <B> 1 </B> is longer than the inner side 2, in the radial direction, this for a reason which will be explained later.
Although the implementation described relates to the coating of a winding of a stator <B> of </B> electric motor, one could encase the windings of other elements of electric machines such as, for example, example, stators of generators and rotors of motors or generators.
Figs. 4 and <B> 5 </B> represent the stator <B> 11 </B> of a conventional electric motor. Since the construction of this stator is customary, it is described and shown only to the extent necessary to allow a full understanding of the implementation which will be described. The stator <B> 11 </B> comprises an annular core 12 of magnetic material, composed of a plurality of lamellae <B> 13 </B> i # e this material according to a well known technique. The interior <B> of </B> annular core 12 limits a bore 14 which is concentric <B> to </B> the annular winding and is intended to house a conventional rotor, not shown.
The core 12 is also provided with a plurality of slots <B> 15 </B> which are circumferentially spaced around the interior of the core and communicate with the bore 14.
A usual winding <B> 16 </B> for the passage of the current is wound in the slots <B> 15 </B> and extends beyond the ends of the core 12 so <B> to </ B > form annular extensions <B> 17 </B> at both ends of the core, in accordance <B> to </B> the usual technique. The <B> 16 </B> winding is usually composed of electrically conductive wire coated with an insulating varnish.
Prior to wrapping, the winding extensions <B> 17 </B> are preferably wrapped in one or more layers of an insulating fabric such as, for example, a porous fiberglass fabric <B> 18, </B> which is sewn, tied or otherwise attached to the threads. Paper or other suitable insulating material can also be used for this. On the other hand, as a variant, lice to wrap the windings, a spacer layer of glass fiber fabric, paper or other material similar to the metal foil molds can be applied, before the coating, so B> to </B> spare an effective and determined space between the sheet of the mold and the winding.
In both cases, the fabric provides a layer of mechanical and insulating space between the winding and the metal sheet, <B> </B> so <B> to </B> reduce the risks of contact between the threads and the leaf.
Each of the <B> 1 </B> sheet channels is cut at least as long, but preferably slightly longer than the circumference of the extension <B> 17 </B> it is to enclose. Channel <B> 1 </B> is then bent internally laterally in a ring whose <B> </B> diameter corresponds <B> to </B> that of the annular extension <B> 17. </ B> One of the foil rings is then disposed on each of the extensions <B> 17 </B> with the open side of the channel facing the core, and leaving a space between the channel walls and the coils, as shown in fig. <B> 5. </B> The ends of the channel, which preferably overlap, are secured to each other <B> to </B> by means of an adhesive.
The outer edge <B> 5 </B> of the sheet channel is folded outward and the two edges <B> 5 </B> and <B> 6 </B> are bonded and hermetically sealed to the core 12 , preferably by means of an insulating adhesive material, such as an epoxy resin. The bonding of the outwardly folded edge with the core holds the mold in place and provides an airtight seal during the coating operation. A hole <B> 19 </B> is drilled in the top 4 -of the mold <B> 1 </B> to allow. the passage of the ends of the wires of the winding. It is obvious that the hole <B> 19 </B> can be located <B> at </B> the place which is most suitable for the passage of the ends of the wires of the winding.
If these ends are arranged on the <B> the </B> side of the annular winding, the hole <B> 19 </B> will be drilled in the <B> the </B> square side of the mold. . A similar opening 20 is drilled in <B> the </B> top of the mold so as <B> to </B> allows the introduction of the coating material.
In the drawing, for clarity, the space between the mold <B> 1 </B> and the windings is greatly exaggerated. In reality, this space is all <B> to </B> made to a minimum and as uniform as possible so as to <B> to </B> keep the insulation <B> to </B> a constant minimum, in order to to achieve maximum heat loss. The spacing can be <B> adjusted </B> by varying the width of sides 2 and <B> 3 </B> of the mold which can be provided <B> at </B> the origin quite wide and , then cut <B> to </B> the desired width.
An important advantage of the mold described lies in the fact that its lateral curvature hardly modifies the surface of its straight section or its polished appearance. Consequently, the same mold can be shaped into rings of widely different diameters to adapt to the windings of different motors.
In the big ones. construction workshops where large series <B> of </B> engines of the same model are built, it may be advantageous to prepare the slack, <B> 1 </B> in, form, d 'rings. permanently fixed, so <B> to </B> present <B> in </B> in advance a specific shape. However, for many operations, it is preferred to construct long channels of corrugated sheet which can be shaped into rings of any size.
In the example <B> of </B> fig. <B> 5, </B> a sheet envelope 21 is placed over the core, so as <B> to </B> the entire outer surface of the core between the molds <B> 1. </B> The casing 21 is adhesively bonded by means # of an adhesive such as, for example, an epoxy resin, to the externally folded edges <B> 5 </B> of the molds <B> 1 </B> and <B> at </B> the outer surface of the core 12. The thickness of the adhesive layer under the casing 21 is exaggerated in FIG. <B> 5 </B> for more. of clarity.
A similar envelope 22 is placed around the surface of the bore 14 and adhesively bonded to the edges <B> 6 </B> of the mold which it covers and <B> to </B> the inner surface of the core.
An elastic device having a continuous bonding surface, such as, for example, a pneumatic cylinder <B> 23 </B> of elastic material such as <B> </B> neoprene <B> </B> (registered trademark) shown in fig. <B> 5, </B> is introduced into the bore 14 and inflated so <B> to </B> come to rest against the surface of the bore to form a support for the side wall 2 of the mold and for the casing 22 during the coating operation.
When the adhesive bonding the various surfaces of the mold <B> 1 </B> and the shell 22 to each other and with the core was applied and Ir, pneumatic tire cylinder was placed in the bore , an injection syringe or some other means for injecting the coating material into the mold is introduced into the opening 20. The. openings <B> -19 </B> and 20 are then sealed around the ends of the coil and syringe respectively. The molding envelope is thus made liquid-tight.
It is desirable, just before coating, to first heat the assembly formed by the stator and the mold <B> to </B> a temperature of about <B> 800 to </B> 901, <B > C. </B> A fluid insulating medium is then introduced through opening 2G, until all the space between the molding casing and the slots <B> 15 </B> is completely filled so <B> to </B> coat the windings.
If desired, the injection can be carried out simultaneously into the two molds <B> 1. </B> Sufficient pressure is preferably used to fill all the space between the molds and the windings and, of also preferably, lice fill all the voids that may exist between the wires of the windings. The injection of the coating material into the mold can be effected under pressure. Alternatively, the coating material can simply be poured into the mold by gravity only.
During the introduction of the coating material into the sheet molds, care should be taken to <B> </B> avoid any excess pressure which could cause the molds to burst. If necessary, outer retainers can be applied to the molds to prevent them from shifting. Under normal conditions, however, the molds are effectively held in place by the adhesive seal and the tire cylinder without the need for additional external retaining means.
The coating material can be a liquid, a thermoplastic resin, a hot cure resin, and the like. A resin which solidifies <B> at </B> hot is most advantageously used because <B> it </B> has the greatest mechanical stability at the operating temperatures of the motors. On the other hand, in order to ensure efficient heat transfer, the resin must form a compact solid mass free from voids.
Epoxy resins, essentially linear polymers containing on average more than one epoxy group per molecule, obtained by the reaction in alkaline medium, with alcohols. polyhydric compounds and phenols with epihalohydrin, can form injectable compositions practically free of voids, offering good resistance to corrosive materials.
Epoxy resins and their converters, generally polyfunctional organic compounds containing active hydrogen, exist as free-flowing liquids which completely fill the mold and which are transformed into infusible products by the action of heat. , a catalyst or the like. These epoxy resins and converters are well known in the art.
When all the space included in the molds has been completely filled with the insulating coating material, this insulating material is treated by subjecting it <B> to </B> the action <B> of </B> the heat in the usual way.
The molds <B> 1 </B> and the casings 21 and 22 can be kept permanently on the stator <B> 11 </B> to constitute a sealed motor in a casing. To complete the hermetic closure, parts can still be glued on the openings 20 and around the ends of the windings which come out of the opening <B> 19. </B> The wrapped coating thus obtained is extremely strong and resistant <B > to </B> wear and <B> to </B> the penetration <B> of </B>]! moisture in the core or in the windings.
The coating operation can also be performed without employing envelopes around the core such as envelopes 21 and 22. The envelopes can be placed on the core after the coating to protect the insulating material.
In another variant, the casings 21 and 22 can also be completely eliminated. In addition, the molds <B> 1 </B> can be removed after the solidification treatment of the coating material. Preferably, if it is intended to remove the molds, it is appropriate to apply, before coating, to the lower surface of the molds to be removed, a release agent which may be any substance. capable of preventing or weakening the bond between the sheet of the mold and the insulating material. On the other hand, when no casing 22 is used, the surface of the pneumatic cylinder <B> 23 </B> can be coated with a release agent.
Figs. <B> 6, 7 </B> and <B> 8 </B> represent a construction variant of the mold <B> 101 </B> which also constitutes a non-magnetic metal foil channel whose cross section is in <B> U. </B> The channel <B> 101 </B> is flexible in the lateral direction and is arcuate <B>; </B> its inner side, in the radial direction, 102 is corrugated or fluted relatively strongly and deeply, tan say that its outer side <B> 103, </B> in a radial direction, is practically smooth. The corrugations extend from the edge <B> 106 </B> of the inner wall, in a radial direction, <B> to </B> through the top 104 of the mold <B> 101, </B> leaving the practically non-corrugated outer side wall <B> 103 </B>.
Figs. <B> 9, 10 </B> and <B> 11 </B> represent another variant of the mold 201 which is also constituted by a non-magnetic metal foil channel whose cross section, in general shape, is in <B> U </B> and which is flexible in the lateral direction. The mold 201 is arched <B>; </B> its inner side 202, in a radial direction, is practically smooth and its outer side <B> 203, </B> in the radial direction, is wavy or grooved relatively strongly and deeply . The corrugations extend from the edge <B> 205 </B> of the outer side <B> to </B> through the top 204.
As seen in fig. <B> 10, </B> every other corrugation ends slightly past apex 204 towards the inner side wall and the intermediate corrugations extend downwardly for part of the width of the inner side 202. Thus the inner side 202 is relatively smooth compared to the outer side <B> 203. </B> If desired, all corrugations may end at the top 204 or little beyond towards the inner side 202, leaving said side virtually non-corrugated and smooth interior.
The inner wall, in the radial direction <B> '</B> free of undulations is advantageous because it has a smoother surface against which the tire cylinder matic <B> 23 </B> can be applied. hermetically during the coating operation without unduly sacrificing the flexibility of the channel.
Figs. 12, <B> 13 </B> and 14 represent yet another modified form of coating mold designated by the reference number <B> 301. </B> This mold <B> 301 </B> is also constituted by a non-magnetic metal sheet channel of general <B> U </B> shape in straight section and flexible in the lateral direction. The canal has a generally arched shape; its inner side, in the radial direction, <B> 302 </B> is wavy relatively slightly and its outer side, in the radial direction, <B> 303 </B> as well as its top 304 are very strongly wavy or fluted and deeply.
The corrugations extend from edge <B> 305 </B> of the outer side <B> to </B> through the vertex 304 for part of the transverse distance of the inner side <B> 302 </B> where said corrugations gradually decrease in depth and width until they emerge in the lower Esse part of the inner side wall, in a radial direction, <B> 302. </B> The practically complete corrugation of the wall outer side and top and the partial corrugation of the inner side wall are particularly advantageous because they give great strength to the mold while leaving at least part of the circumference,
interior of the mold smooth over its entire length so as to provide an excellent seal with the pneumatic cylinder during the actual coating operation.
The method of coating a winding of an electrical machine element using one of the modified <B> 101, </B> 201 or <B> 301 </B> molds is identical to the pro <B> </B> described above using the mold <B> 1. </B> The function of each of the modified molds when left in place on the finished element after the operation & embedding is also identical < B> to </B> the corresponding function of the mold <B> 1. </B> All these molds have openings such as the openings <B> 19 </B> and 20 for the same purposes.
It is also evident that the edges <B> 105, 205 </B> and <B> 305 </B> of the outer walls of these molds preferably extend beyond the edges of the corresponding inner walls of these molds, in the same way as shown in fig, <B> 3 </B> for the mold <B> 1 </B> and for the same purpose. For each of the modified molds, the same sheet materials and the same thicknesses are used as for the mold <B> 1. </B>