**ATTENTION** debut du champ DESC peut contenir fin de CLMS **.
cylindre après que ledit nombre prédéterminé de spires dudit fil ont été formées, en faisant ainsi tourner lesdits premier et second dispositifs de guidage.
17. Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce que ledit cylindre comporte sur sa surface des ouvertures suivant une circonférence, ledit dispositif d'accouplement libérable comprenant une bille pouvant pénétrer dans lesdites ouvertures et un dispositif destiné à pousser ladite bille dans une ouverture quand cette dernière est alignée avec elle.
18. Appareil selon la revendication 17, caractérisé en ce que lesdites ouvertures sont espacées les unes des autres d'une distance angulaire correspondant à une largeur polaire dudit enroulement d'induit de manière que ledit arbre moteur tourne dans ledit sens opposé après qu'un nombre de spires de fil correspondant à une largeur polaire ont été bobinées sur ledit cylindre et autour desdits premier et second disposiitifs de guidage.
19. Appareil selon la revendication 17, caractérisé en ce que ladite seconde pièce support comporte un tenon, ledit arbre moteur comportant une mortaise suivant le diamètre de sa section transversale pour recevoir ledit tenon, de manière que ladite seconde pièce support tourne quand ledit arbre moteur tourne.
20. Appareil selon la revendication 16, caractérisée en ce que chacun desdits dispositifs de guidage comporte une pièce de guidage en arc de cercle accouplée avec l'une desdits première et seconde pièces supports, ladite pièce en arc de cercle étant voisine dudit cylindre et concentrique avec lui.
21. Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce que chacune desdites première et seconde pièces supports comporte une base accouplée avec ledit arbre moteur et un bras support dirigé à partir de ladite base dans une direction parallèle à l'axe longitudinal dudit cylindre, ladite pièce de guidageen arc de cercle étant supportée par ledit bras support.
22. Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une collerette montée sur une extrémité dudit cylindre, ladite collerette comportant un nombre de sections espacées correspondant au nombre des pôles de ladite machine électrique, et un crochet destiné à intercepter la dernière spire dudit nombre prédéterminé de spires dudit fil dans une largeur polaire de manière à ampêcher que ladite spire soit bobinée autour de l'une respective desdites pièces de guidage en arc de cercle, ledit crochet étant agencé de manière à pouvoir tourner pour former une boucle dans la partie interceptée de ladite dernière spire et introduire cette boucle dans l'espace entre deux sections voisines de ladite collerette.
23. Appareil selon la revendication 22, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif destiné à faire adhérer entre elles toutes les spires dudit nombre prédéterminé dudit fil d'une largeur polaire avant de ramener lesdites pièces de guidage en arc de cercle dans leurs positions initiales respectives.
La présente invention concerne un procédé et un appareil de réalisation d'un enroulement d'induit sans noyau pour une machine électrique et, plus particulièrement, un procédé qui peut être mis en oeuvre facilement par un appareil automatique.
Un enroulement d'induit sans noyau est un enroulement de fil qui n'est pas supporté ou bobiné sur un noyau. L'élimination du noyau réduit de façon avantageuse la masse et le poids total de la machine, par exemple un moteur. Cela améliore le fonctionnement du moteur et permet de simplifier les circuits de commande.
Un type de technique de réalisation d'un tel enroulement d'induit sans noyau consiste à utiliser un mandrin dont la surface est en nid d'abeilles pour réaliser et former l'enroulement d'induit de cette manière. Le fil est bobiné autour de la surface en nid d'abeilles du mandrin de manière à former un enroulement
cylindrique en nid d'abeilles. Ensuite, cet enroulement est enle
vée du mandrin et le cyclindre est aplati. Il en résulte un enrou
lement en forme de bande tout en conservant la configuration
en nid d'abeilles. Les extrémités opposées de cette bande sont
reliées bout à bout pour former l'enroulement cylindrique d'in
duit en nid d'abeilles. Malheuresement, la réalisation d'un en
roulement d'induit sans noyau selon ce procédé impose un
grand nombre d'opérations compliquées. Cette technique est
donc d'application longue et, par conséquent, coûteuse.
De plus,
seules des petites séries peuvent être réalisées en fabrication par
ce procédé. En outre, un nombre relativement important d'opé
rations manuelles est nécessaire, par exemple l'enlèvement de
l'enroulement en nid d'abeilles du noyau, de sorte que cette
technique est difficile à automatiser. Ce procédé ne convient
donc pas pour la fabrication en grande série des enroulement
d'induit sans noyau.
Selon une autre technique de réalisation d'un enroulement
d'induit sans noyau. une surface d'enroulement cylindrique
comporte un certain nombre de goupilles de guidage en saillie radiale. Ces goupilles sont disposées suivant la configuration de
l'enroulement et également selon le nombre des pôles qu'il doit
comporter. Le fil qui est utilisé pour réaliser l'enroulement est
bobiné autour des goupilles de guidage. Chaque goupille peut
être associée avec plusieurs spires différentes de sorte que le fil
bobiné autour de la surface cylindrique présente de nombreux
croisements. Il en résulte un enroulement d'induit cylindrique
du type à spires inclinées.
Bien que ce procédé permette d'obte
nir un enroulement de bonne apparence sur la surface de bobi
nage du cylindre, le fait que plusierus spires de fil se chevau
chent sur chaque goupille de guidage présente le danger que
l'isolant recouvrant le fil s'use ou se détache. Cela veut dire qu'il
existe une forte probabilité d'un court-circuit entre des couches
voisines de l'enroulement. Par ailleurs, étant donné que plu
sieurs spires sont bobinées autour de chaque goupille de gui
dage, le diamètre ou l'épaisseur du fil, et particulièrement son
diamètre extérieur, doit être limité. A cet effet, il y a lieu d'utili
ser un revêtement isolant anormalement mince ou un fil anor
malement fin.
L'invention a donc pour objet de proposer un procédé et un
appareil de réalisation d'un enroulement d'induit sans noyau qui
permet d'éliminer les problèms précités de la technique anté
neure.
Un autre objet de l'invention est de proposer un procédé et
un appareil de réalisation d'un enroulement d'induit sans noyau
permettant de réaliser l'enroulement avec un pas uniforme, avec
des spires inclinées.
Un autre objet encore de l'invention est de proposer un
procédé de réalisation d'un enroulement d'induit sans noyau qui
peut être automatisé, et l'appareil de mise en oeuvre de ce pro
cédé permettant de réaliser des enroulements de façon efficace
avec une forte productivité et à des prix relativements bas. Cet
appareil peut être automatique ou semi-automatique.
Le procédé et l'appareil de réalisation d'un enroulement
d'induit sans noyau selon l'invention sont définis dans les reven
dications 1 et 9.
Une source de fil tourne sur une orbite fixe autour d'un
cylindre tournant, l'axe de cet orbite étant incliné par rapport à
l'axe longitudinal du cylindre. Des premières et seconde pièces
de guidage positionnées dans des positions espacées et opposées sur la surface du cylindre sont utilisées pour guider le fil pendant
qu'il est bobiné autour de ce cylindre; ces pièces de guidage
définissent également les extrémités opposées d'un enroulement
d'induit sans noyau de manière telle qu'une spire complète de fil
soit formée autour de la surface du cylindre lorsqu'il est enroulé
autour des pièces de guidage. Le cylindre tourne en synchro
nisme avec la rotation du fil, d 'un angle prédéterminé corres
pondant à un pas de l'enroulement de manière que, au fur et à
mesure que le fil continue à tourner, des spires inclinées succes
sives de ce fil soient formées sur la surface du cylindre. Les pièces de guidage tournent avec le cylindre et, lorsqu'un nombre prédéterminé de spires a été formé, ces pièces de guidage sont ramenées à leurs positions initiales respectives. Ensuite, ces opérations sont répétées jusqu'à ce que l'enroulement d'armature complet soit réalisé. Selon un mode de réalisation, les pièces de guidage sont ramenées à leurs positions initiales respectives après la formation de chaque spire. Selon un autre mode de réalisation, les pièces de guidage sont ramenées dans leurs positions initiales après la formation d'un certain nombre de spires, par exemple le nombre des spires comprises dans la largeur d'un pôle.
D'autres avantages de l'invention seront mieux comprix à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels;
La fig. 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'un appareil destiné à la mise en ceuvre du procédé selon l'invention,
La fig. 2 est une vue de côté d'une partie de l'appareil, représentant une phase de l'opération de bobinage,
La fig. 3 est une vue de côté d'une partie de l'appareil, représentant une autre phase de l'opération de bobinage,
La fig. 4 est une vue de côté d'une partie de l'appareil, représentant une autre phase encore de son fonctionnement,
La fig. 5 est une vue de côté d'une partie de l'appareil, représentant une autre phase encore de son fonctionnement,
La fig.
6 est une vue de côté d'une partie de l'appareil, représentant une autre phase de son fonctionnement,
La fig. 7 est une vue en perspective de l'enroulement d'induit sans noyau réalisé par le procédé et l'appareil selon l'invention,
La fig. 8 est une vue en perspective d'un autre mode de réalisation d'un appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention,
La fig. 9 est une vue de côté d'une partie de l'appareil de la fig.8,
La fig. 10 est une vue en bout d'une autre partie de l'appareil de la fig. 8,
La fig. 11 à 14 sont des vues en perspective d'une partie de l'appareil représentant différentes phases de son fonctionnement,
La fig. 15 est une vue en perspective d'une partie de l'appareil montrant en outre un dispositif de formation des extrémités de la largeur d'un pôle de l'enroulement,
La fig.
16 est une coupe de l'appareil illustrant une technique de collage entre elles des spires de l'enroulement d'induit sans noyau, et
La fig. 17 est une autre vue en perspective montrant le dispositif de formation de l'extrémité des spires d'une largeur d'un pôle.
Les figures, et en particulier la fig. 1, représentent donc un mode de réalisation d'un appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention pour réaliser un enroulement d'induit sans noyau d'une machine électrique. Il est bien entendu que l'expression machine électrique utilisée ci-après désigne un moteur électrique ou une génératrice. Cette machine peut comporter deux ou plusieurs pôles et l'enroulement d'induit est réalisée de manière à être compatible avec de nombre de pôles.
L'appareil représenté comporte un cylindre de bobinage 3, un arbre moteur 5 destiné à le faire tourner, une source de fil 9, des pièces de guidage 20a et 20b et des mécanismes de positionnement 10a et 10b. Le cylindre 3 comporte une surface 1 autour de laquelle un fil 7 est bobiné avec un pas uniforme pour former en enroulement à spires inclinées. L'arbre moteur 5 est accouplé mécaniquement avec le cylindre 3 et il est mis en rotation par un dispositif approprié, non représenté, pour faire tourner le cylindre. Dans un mode de réalisation, l'arbre moteur 5 peut porter un mandrin qui supporte le cylindre 3.
La source 9 du fil 7 est un guide-fil mis en rotation partout
moyen approprié, non représenté. Lorsqu'il est ainsi entraîné, le
guide-fil tourne sur une orbite autour du cylindre 3, I'axe de
cette orbite étant incliné par rapport à l'axe longitudinal du
cylindre. Cette rotation du guide-fil produit des spires inclinées
du fil 7, par exemple à partir de la partie inférieure de la surface
1 à une extrémité du cylindre 3 en montant vers la partie supé
rieure de cette surface à l'autre extrémité du cylindre pour reve
nir ensuite à la partie inférieure de la surface du cylindre.
Les pièces de guidage 20A et 20B peuvent consister en des
pointeaux qui sont supportés par des supports 21a et 21b dans
des positions espacées et opposées sur la surface 1 du cylindre 3.
Quand le fil 7 tourne autour du cylindre 3, les pointeaux 20A et
20B interceptent ce fil qui est donc enroulé autour d'eux et, par
conséquent, revient en position inclinée le long de la surface 1
du cylindre 3. Les supports 21a et 21b sont accouplés mécani
quement avec des mécanismes de positionnement 10A et 10E.
Le mécanisme de positionnement 10A est constitué par deux
collerettes ou disques îîa et 12a. La collerette 12a est accou
plée mécaniquement avec l'arbre moteur 5 de manière à tourner
avec lui. La collerette 1 la est accouplée avec un manchon 13a
disposé autour d'une partie de l'arbre moteur 5 ou, en variante,
autour du mandrin qui pénètre dans le cylindre 3. La collerette
îîa comporte des ouvertures ou des tours 14a suivant une cir
conférence d'un rayon prédéterminé. La collerette 12a com
porte des trous ou des ouvertures 15a suivant une circonférence
et dont le nombre est nettement inférieur à celui des ouvertures
14a. Par exemple, 25 ouvertures 14a peuvent être prévues sur la
collerette îîa et 6 ouvertures 15a dans la collerette 12a.
Une goupille ou tige d'accouplement 16a pénètre dans une ouverture
15a pour pénétrer dans l'une déterminée des ouvertures 14a.
Bien entendu, quand la goupille 16a est ainsi introduite, les
collerettes 1 la et 12a sont accouplées mécaniquement entre
elles, la rotation de la collerette 12a sous l'effet de l'arbre mo
teur 5 faisant tourner la collerette 1 la.
Le mécanisme de positionnement lOB est similaire au méca
nisme de positionnement 10A décrit ci-dessus. Il comporte donc
deux collerettes îîb et 12b, la collerette 12b étant accouplée
mécaniquement avec la partie de l'arbre moteur 5 qui sort du
cylindre 3. La collerette lîb est accouplée avec un manchon 13b
similaire au manchon 13a, tournant autour du mandrin. La col
lerette îlb comporte des trous ou des ouvertures 14b suivant
une circonférence d'un rayon prédéterminé, par exemple 25
ouvertures, et la collerette 12b comporte des ouvertures 15b
suivant une circonférence de même rayon, par exemple 6 ouver
tures.
Une goupille ou une tige d'accouplement 16b pénètre
dans une ouverture 15b de la collerette 12b et dans une ouver
ture déterminée 14b de la collerette îlb.
Les supports 21a et 21b qui sont destinés à supporter les pointeaux de guidage 20A et 20B sont articulés sur les man
chons 13a et 13b par des goupilles 23a et 23b. Chaque support
comporte une base 22a, 22b en forme de U dans laquella pénè
tre la goupille de pivotement 23a, 23b. En outre, un bras sup
port prolonge la base en U de manière que, vu de dessus, le bras
support et la base en U se présentent comme un T. Une pièce de
commande, ou goupille, 24a, 24b fait saillie sur le bras du sup
port 21a, 21b. Les bras supports peuvent comporter des trous
taraudés dans lesquels sont vissés les pointeaux de guidage 20A
et 20B.
Cela permet de régler à volonté la longueur de chaque
pointeau entre son bras support et la surface 1 du cylindre 3.
La manière selon laquelia fonctionne l'appareil de la fig. 1
sera maintenant expliquée en regard des fig. 2 à 6. L'arbre
moteur 5, et par conséquent, le cyclindre 3, sont entraînés en
synchronisme avec la rotation du guide-fil 9. Autrement dit,
quand le guide-fil 9 décrit une orbite complète autour du cylin
dre, ce dernier tourne d'un angle prédéterminé égale au pas de
l'enroulement d'induit bobiné sur lui. Si le guide-fil 9 tourne
dans le sens indiqué par la flèche B, le cylindre 3 tourne dans le sens indiqué par la flèche A. Il sera supposé que N spires doivent finalement être bobinées autour du cylindre pour former un enroulement d'induit complet. Le pas de cet enroulement est donc égal à N d'un tour complet. Autrement dit, le cyclindre N 3 tourne de N d'un tour complet à chaque tour de guide-fil 9.
Initialement, une goupille 16a est introduite dans une ouverture prédéterminée 15a de la collerette 12a et dans une ouverture prédéterminlüe 14a de la collerette lia. De même, une goupille 16b est enfilée dans un trou prédéterminée 15b de la collerette 12b pour pénétrer dans un trou prédéterminée 14b de la collerette 1 lob. Ainsi, quand l'arbre moteur 5 tourne de l'angle prédéterminé dans le sens de la flèche A pendant que le guide-fil 9 effectue un tour complet dans le sens de la flèche B, les pointeaux de guidage 20A et 20B sont également entraînés dans le sens indiqué par la flèche A en raison de l'accouplement entre les collerettes lla, llb et les collerettes 12a, 12b, ces dernières étant elles-mêmes entraînées par l'arbre moteur 5.
Il sera supposé que le guide-fil 9 passe derrière le cyclindre 3, vu sur les figures, de manière que le fil 7 passe du pointeau de guidage 20B vers le pointeau de guidage 20A, comme le montre la fig. 2. Cela enroule une spire autour du pointeau 20B. Autrement dit, une spire du fil 7 passe autour du pointeau 20B pour former une spire qui est inclinée par rapport à l'axe longitudinal du cylindre 3, cette spire étant enroulée autour de la surface 1 de ce cylindre. Bien entendu, quand le guide-fil 9 tourne, le cyclindre 3 tourne en synchronisme avec lui de manière à déplacer la spire formée sur la surface 1 du cylindre par rapport à la spire précédente qui a déjà été formée, ce déplacement étant égal au pas des spires.
Quand le fil 7 est passé autour du pointeau de guidage 20B, le guide-fil continue sur son orbite autour du cylindre 3 et commence à passer en avant du cylindre, vu sur la fig. 3. Cela enroule le fil 7 autour du pointeau de guidage 20A pour que ce fil revienne en arrière. A ce moment, les deux pointeaux de guidage 20A et 20B ont tourné dans le sens de la flèche A de
N d'un tour complet en raison de l'accouplement entre l'arbre moteur 5 et les mécanismes de positonnement 10A et 10B. Avant que le guide-fil 9 tourne jusqu'au point auquel le fil 7 est à nouveau enroulé autour du pointeau de guidage 20B, ce dernier est revenu dans sa position initiale, c'est-à-dire qu'il est revenu dans la position qu'il occupait juste avant le début de la spire de fil qui a été formée sur la surface du cylindre 3.
Ce retour du pointeau de guidage 20B à sa position initiale est effectué en faisant pivoter le support 21B autour de la goupille 23B de manière à dégager le pointeau 20B de la surface 1 du cylindre 3, comme le montre la fig. 3. Ensuite, la goupille 16b qui a été introduite dans une ouverture 14b de la collerette 11h est enlevée de cette ouverture pour permettre à la collerette 1 lob de tourner par rapport à la collerette 12b. La collerette llb est tournée dans le sens opposé à celui indiqué par la flèche A, c'est-à-dire dans le sens indiqué par la flèche C sur la fig. 3.
Quand l'ouverture 14b suivante est arrivée en alignement avec la goupille 16b, cette dernière pénètre dans cette ouverture de manière à accoupler ou à verrouiller ensemble les collerettes
1 lob et 12b. Cette rotation de la collerette llb dans le sens de la flèche C fait également tourner la douille 13b avec laquelle est accouplé le support 21b et, par conséquent, le pointeau de guidage 20B. Par conséquent, le pointeau de guidage 20b est tourné dans le sens de la flèche C et cette rotation est égale à un angle prédéterminé lui-même égal au pas de l'enroulement formé sur la surface du cylindre 3.
Autrement dit, tandis que le cylindre 3 avec le pointeau 20B a tourné de N d'un tour complet, le pointeau 20B est maintenant revenu à sa position intiale en tournant à nouveau de N d'un tour complet, mais dans le sens opposé. Le support 21b pivote ensuite pour ramener le pointeau 20B en contact avec la surface du cylindre 3, comme le montre la fig. 4.
Il faut remarquer que les ouvertures 15b prévues dans la collerette 12b peuvent être décalées par rapport aux ouvertures 14b de la collerette llb. Quand la goupille 16b est extraite d'une ouverture 14b particulière, la collerette 1 lob peut tourner dans le sens de la flèche C jusqu'à ce qu'une autre ouverture 15b soit alignée avec une autre ouverture 14b et une goupille 16b passe alors dans ces ouvertures alignées pour établir l'angle correct dont la collerette llb tourne.
Par exemple, pour le déplacement angulaire correct de la collerette 1 lb, une goupille 16b placée dans une position à 12 heures de la collerette 12b peut être extraite d'une ouverture 14b et la collerette 1 lob peut être tournée jusqu'à ce qu'une goupille 16b disposée dans une position à 2 heures de la collerette 12b puisse être introduite dans l'overture 14b alignée. La goupille qui avait été placée dans la position à 12 heures de la collerette 12b ne pénètre pas dans une autre ouverture 14b tant que la collerette 11h n'a pas effectué six déplacements angulaires successifs, chaque déplacement angulaire étant égal à un pas de l'enroulement.
Quand le pointeau 20b est revenu sur la surface du cylindre 3, comme le montre la fig. 4, le guide-fil 9 continue sur son orbite de manière à faire passer le fil 7 autour de ce pointeau, comme le montre la fig. 5. Autrement dit, le retour du pointeau de guidage 20b sur la surface du cylindre 3 permet au fil 7 d'être plié autour de ce pointeau. Ensuite, le brin du fil 7 qui se trouve maintenant entre les pointeaux de guidage 20A et 20B est fixé momentanément sur le cylindre 3, par exemple par adhérence thermique ou autre technique courante de collage. Cela peut se faire facilement si le fil 7 porte un revêtement adhésif à chaud qui colle par application de chaleur.
Il faut noter que, grâce à la fixation de ce brin du fil 7 sur le cylindre 3, ce brin ne peut bouger quand le pointeau de guidage 20A est écarté de la surface du cylindre.
Le guide-fil 9 continue sur son orbite et passe maintenant derrière le cylindre 3 comme le montre la fig. 5. Quand le fil 7 est plié autour du pointeau 20B, le pointeau 20A pivote pour s'écarter de la surface du cylindre. Cela peut se faire bien entendu en appliquant une force appropriée sur la goupille 24a (fig.
1) de manière que le support 21a pivote autour de l'axe 23a.
Quand le pointeau 20A est écarté du cylindre 3, il est ramené ensuite dans sa position initiale d'une manière similaire à cella décrite ci-dessus à propos du retour du pointeau 20B à sa position initiale. Autrement dit, la goupille 16a qui a été introduite dans une ouverture 14a de la collerette îîa en est enlevée, et cette collerette est tournée par rapport à la collerette 12a jusqu'à ce qu'une autre goupille 16a puisse être introduite dans une autre ouverture 14a. La collerette lia est tournée dans la direc tion de la flèche C d'un angle égal à N d'un tour complet.
N
Ainsi, la collerette accouplée avec le manchon 13a tourne d'un angle prédéterminé égal à un pas de l'enroulement. Cette rotation du manchon 13a fait également tourner le pointeau de guidage 20A qui revient donc dans sa position initiale. Antrement dit, le pointeau de guidage est maintenant tourné d'un angle égal et opposé à celui dont il avait tourné sous l'effet de l'arbre moteur 5. Quand le pointeau 20A est revenu dans sa position initiale, le support 21a tourne autour de l'axe 23a, amenant le pointeau en contact avec la surface du cylindre 3. Le guide-fil 9 continue sur son orbite de manière à replier le fil 7 autour du pointeau 20A comme le montrent les fig. 2 et 6. Le brin du fil 7 entre le pointeau 20B et le pointeau 20A sur l'autre côté du cylindre est fixé momentanément sur ce dernier, par exemple par adhérence thermique.
Les opérations ci-dessus sont répétées à chaque demi-orbite successive du guide-fil 9. De cette manière, des spires successives du fil 7 sont formées à la surface du cylindre 3, en synchronisme avec la rotation du guide-fil. Quand le guide-fil effectue un tour complet, le cylindre 3 tourne de N d'un tour com- plet. De plus, les pointeaux 20A et 20B sont ramenés alternativement à leurs positions initiales respectives de sorte que chaque spire du fil 7 est interceptée par ces pointeaux, en réalisant ainsi l'enroulement avec le pas correct. Il faut noter que les pointeaux 20A et 20B tournent dans le même sens que le cylindre 3.
Mais, quand le guide-fil 9 atteint une première position de son orbite, par exemple celle représentée sur la fig. 3, le pointeau 20B est ramené dans sa position initiale, c'est-à-dire qu'il tourne dans le sens opposé du même angle que celui dont le cylindre 3 a tourné. Ensuite, quand le guide-fil 9 atteint une seconde position de son orbite, celle représentée sur la fig. 5, le pointeau 20A est ramené à sa position initiale en le faisant tourner dans le sens opposé et du même angle que celui dont le cylindre 3 a tourné. Il faut remarquer que, vu par son extrémité de droite, le cylindre 3 tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et que les pointeaux 20A et 20B sont ramenés dans leurs positions initiales respectives en tournant dans le sens des aiguilles d'une montre.
Chaque pointeau de guidage tourne donc d'un angle prédéterminé dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, puis tourne ensuite du même angle dans le sens des aiguilles d'une montre.
Quand le cylindre 3 a effectué un tour complet, l'enroulement ainsi formé peut en être enlevé; cet enroulement se présente sous la forme de l'enroulement 30 de la fig. 7.11 est composé de N spires inclinées avec un pas uniforme.
Il faut noter que, dans l'appareil décrit ci-dessus, le guide-fil 9 tourne suivant une orbite fixe pendant que le cylindre 3 tourne lui-même. Cette rotation du cylindre produit des spires inclinées de pas uniforme. A la formation de chaque spire, le brin de fil qui se trouve entre les pointeaux de guidage est fixé momenta nément sur le cylindre 3, par exemple par adhérence thermique.
Eventuellement, chaque brin du fil 7 peut adhérer sur les spires déjà formées sur le cylindre, par exemple aussi par adhérence thermique.
La fig. 8 représente un autre mode de réalisation de l'invention. Ce mode de réalisation comporte un guide-fil 101, un cylindre 103, un arbre moteur 102, des pièces de guidage 105 et 106 et des supports 111 et 112. Le guide-fil 101 est similaire au guide-fil 9 déjà décrit et il est entraîné par un dispositif approprié, non représenté, le long d'une orbite fixé. Le guide-fil 101 délivre le fil 107 pendant qu'il tourne.
L'arbre moteur 102 consiste de préférence en un mandrin entraîné par tout moyen approprié, non représenté, en synchronisme avec la rotation du guide-fil 101. L'arbre moteur est enfilé dans le cylindre 103 et sort par son extrémité opposée, sous la forme de la partie d'arbre 102a. Les supports 111 et 112 sont montés sur la partie d'arbre moteur 102a, comme le montrent les fig. 8 et 9, aux extrémités opposées du cylindre 103 de manière à tourner avec l'arbre moteur. Le support 111 porte un bras 117 articulé sur une base de ce support par une goupille 116, ce support étant parallèle à l'axe longitudinal du cylindre 103. D'une manière similaire, le support 112 porte un bras 123 articulé sur une base de ce support par une goupille 122, ce bras 123 étant dirigé parallèlement à l'axe longitudinal du cylindre 103.
Des pièces de guidage 105 et 106 sont fixées sur les bras 117 et 123, par exemple par des vis 124. Chaque pièce de guidage 105, 106 est une pièce en arc de cercle disposée près de la surface voisine 104 du cylindre 103, la forme en arc de cercle étant concentrique avec cette surface.
La fig. 9 montre que le support 111 comporte une fente destinée à recevoir une partie d'extrémité du bras 117, cette partie étant opposée à la pièce de guidage 105. Un ressort 118 est placé entre cette partie d'extrémité du bras 117 et le support 111 de manière à rappeler le bras dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour de la goupille 116. Cette force de rappel tend à pousser la pièce de guidage 105 vers la surface du cylindre 103. Ce dernier comporte des ouvertures 110 suivant une circonférence, autour de sa surface. Ces ouvertures sont uniformément espacées les unes des autres et définissent des largeurs polaires successives. Le bras 117 comporte un mécanisme d'enclenchement 115 comprenant une bille 113, par exemple en acier, poussée par un ressort 114 vers le haut, vu sur la fig. 9, de manière à pénétrer dans chacune des ouvertures 110.
Ce mécanisme d'enclenchement constitue un accouplement libérable entre le support 111 et le cylindre 103 de manière que, lorsque le support est entraîné par l'arbre moteur 102a, l'accouplement libérable entre ce support et le cylindre 103 tende à faire tourner le cylindre dans le même sens. Bien entendu, quand cet accouplement entre le bras 117 et le cylindre 103 est dégagé, le support 111 est libre de tourner par rapport au cylindre.
Comme le montre particulièrement la fig. 10, le support 112 est fixé sur l'arbre moteur 102a par un accouplement à tenon et mortaise. Plus particulièrement, la partie d'extrémité libre de l'arbre moteur 102a, c'est-à-dire sa partie d'extrémité opposée au support 111 comporte une mortaise diamétrale 119. Le support 112 comporte un tenon 120 qui pénètre dans la mortaise 119. Une vis de blocage, non représentée, est fixée sur un bou- ton 121 et elle peut être serrée contre la surface extérieure de l'arbre moteur 102a afin d'éviter tout déplacement longitudinal du support 112 par rapport à cet arbre. L'accouplement à tenon et mortaise entre l'arbre moteur 102a et le support 112 entraîne la rotation du support quand l'arbre moteur tourne. Le support 112 comporte également une fente pour recevoir le bras 123.
Un ressort 125 rappelle ce bras dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour de la goupille 122, comme le montre la fig.
8, de manière à pousser la pièce de guidage 106 contre la surface 104 du cylindre 103.
Une collerette 109 est prévue à une extrémité du cylindre 103. Cette collerette comporte plusieurs encoches 108 qui sont uniformément espacées autour de la collerette en définissant des largeurs polaires sur la surface du cylindre 103.
En fonctionnement, le guide-fil 101 tourne sur son orbite fixe dans le sens indiqué par la flèche B. L'arbre moteur 102 tourne dans le sens de la flèche A, en synchronisme avec la rotation du guide-fil 101.I1 sera supposé que la bille 113 de l'accouplement libérable 115 du support 111 est introduite dans une ouverture 110 de la surface du cylindre 103. Par conséquent, quand l'arbre 102 tourne, le cylindre 103 tourne également en raison de son accouplement avec l'arbre par l'accouplement libérable 115 et le support 111, ce dernier étant entraîné par l'arbre moteur. Quand le guide-fil 101 décrit une orbite complète, l'arbre moteur 102 avec le cylindre 103 tourne d'un angle prédéterminé correspondant à un pas de l'enroulement.
Si l'enroulement comporte N spires, le cylindre 103 tourne de
N d'un tour complet à chaque tour du guide-fil 101. De cette manière, les spires successives du fil 107 sont inclinées autour de la surface 104 du cylindre 103, les spires voisines étant séparées par le pas approprié.
Avant de former la première spire du fil 107 autour de la surface du cylindre 103, une boucle est formée à l'extrémité libre de ce fil et cette boucle est introduite dans une encoche 108, comme le montre la fig. 11. Ensuite, le guide-fil 101 tourne en synchronisme avec la rotation du cylindre 103 pour effectuer un nombre prédéterminé de spires inclinées, uniformément espacées, sur la surface du cylindre, comme le montre également la fig. 11.11 faut noter que le guide-fil 101 tourne à une vitesse uniforme, de même que le cylindre 103. n en résulte la formation de spires de fil 107 de longueurs égales. Chaque spire de fil est enroulée autour des pièces de guidage 105 et 106, comme représenté, de sorte que chaque spire est repliée autour de chacune de ces pièces.
Ces pièces de guidage définissent les extrémités opposées de l'enroulement d'induit qui est forme.
Quand un nombre prédéterminé de spires du fil 107 ont été enroulées sur les pièces de guidage 105 et 106, sur la surface 104 du cylindre 103, comme le montre la fig. 11, la rotation de l'arbre moteur 102 est interrompue. En même temps, la rotation du guide-fil 101 est arrêtée. Le cylindre 103 est maintenu dans sa position actuelle et l'arbre moteur 102 est ensuite mis en rotation dans le sens opposé, indiqué par la flèche C sur les fig. 8 et 12. Cette rotation inversée de l'arbre moteur 102 dégage la bille 113 de l'ouverture 110, libérant ainsi l'accouplement du support 111 avec le cylindre 103. Néanmoins, étant donné que les supports 111 et 112 sont fixés à l'arbre moteur 102a, la rotation de l'arbre dans le sens de la flèche C fait également tourner les supports dans le même sens.
Les pièces de guidage 105 et 106 glissent donc hors des spires de fil 107, comme le montre la fig. 12. L'arbre moteur 102 tourne dans le sens de la flèche C du même angle que celui dont il a tourné précédemment dans le sens de la flèche A. Autrement dit, si l'arbre moteur a tourné dans le sens de la flèche A d'un angle prédéterminé pour former le nombre prédéterminé des spires de fil 107 autour de la surface du cylindre 103, cet arbre tourne maintenant du même angle prédéterminé, mais dans le sens opposé indiqué par la flèche C. Cela ramène les pièces de guidage 105 et 106 dans leurs positions initiales respectives.
Lorsqu'elles se trouvent dans leurs positions initiales, la position angulaire de l'arbre moteur 102 par rapport au cylindre 103, qui, il faut le rappeler, a été maintenu immobile pendant que l'arbre moteur 102 tournait dans le sens de la flèche C, est telle que la bille 113 se trouve maintenant alignée avec une autre ouverture 110 dans laquelle elle pènètre sous l'effet de la force de rappel exercée par le ressort 114. L'arbre moteur 102 peut maintenant reprendre sa rotation dans le sens de la flèche A et le cylindre 103 n'est plus maintenu fixe. Par conséquent, la rotation de l'arbre 102 fait tourner le cylindre 103 en raison de l'accouplement libérable 115 entre ce cylindre et le support 111 est les pièces de guidage 105 et 106 tournent également avec le cylindre.
Quand le cylindre et les pièces de guidage tournent dans le sens de la flèche A des fig. 8 et 11, le guide-fil 101 reprend sa rotation sur son orbite fixe de manière à continuer à enrouler le fil 107 autour des pièces de guidage 105 et 106 et à former par conséquent des spires inclinées autour de la surface du cylindre 103. Il faut noter que, en raison de la vitesse constante à laquella tourne l'arbre moteur 102 et de la vitesse constante à laquella tourne le guide-fil 101 en synchronisme vers l'arbre moteur, des spires de fil 107 sont formées avec un pas uniforme.
Si les ouvertures 110 sont espacées les unes des autres d'une distance qui correspond à une largeur polaire, comme cela est préférable, il apparaît que les pièces de guidage 105 et 106 revienent dans leurs positions initiales après la formation d'un nombre de spires correspondant à cette largeur polaire. Autrement dit, le cylindre 103 et les pièces de guidage 105 et 106 tournent d'abord dans le sens de la flèche A pour bobiner des spires correspondant à une largeur polaire complète, puis les pièces de guidage tournent dans la direction de la flèche C par rapport au cylindre 103 de manière à revenir dans leurs positions initiales et à permettre l'enroulement de la largeur polaire suivante autour de la surface du cylindre.
A titre d'exemple numérique, la largeur polaire peut correspondre à 30 spires et, dans ce cas, quand la trentième spire de fil 107 est enroulée autour des pièces de guidage 105 et 106, ces pièces reviennent dans leurs positions initiales pour commencer la formation des 30 spires de la largeur polaire suivante. Eventuellement, avant le retour des pièces de guidage 105 et 106 dans leurs positions initiales, les spires du fil 107 qui ont été formées peuvent être collées entre elles. Par exemple, si le fil 107 porte un revêtement isolant adhésif thermoplastique, les spires de fil qui ont été formées autour des pièces de guidage peuvent être chauffées de manière qu'elles adhèrent entre elles. Les pièces de guidage peuvent ensuite être ramenées dans leur positions initiales respectives.
Comme le montrent les fig. 12 et 13, la dernière spire d'une largeur polaire peut comporter une partie d'extrémité torsadée en une boucle et cette boucle peut être introduite dans une encoche 108 de la collerette 109 pour définir l'extrémité d'une largeur polaire et le début de la suivante. Si ce mode opératoire est adopté pour chaque largeur polaire, l'enroulement résultant 103 qui est formé autour de la surface du cylindre 103 apparaît comme le montre la fig. 14, la dernière spire de chaque largeur polaire étant torsadée en une boucle et cette boucle étant introduite dans une encoche respective 108 de la collerette 109. Cela permet bien entendu l'identification facile de la position des largeurs polaires respectives, ce qui est utile à l'assemblage ultérieur de l'enroulement d'induit 130 dans la machine électrique dans laquelle il doit être utilisé.
Les fig. 15 et 17 illustrent un exemple d'un appareil qui peut être utilisé pour former les boucles torsadées précitées à la dernière spire de chaque largeur polaire, cet appareil comprenant un crochet 141. Normalement, c'est-à-dire quand le cylindre 103 et les pièces de guidage 105 et 106 tournent dans le sens de la flèche A pour enrouler le fil 107 autour de la surface du cylindre et former des spires successives inclinées, le crochet 141 est en position rétractée et n'intervient pas dans l'opération de bobinage. Mais quand le guide-fil 101 tourne pour délivrer la dernière spire de la largeur polaire, le crochet 141 se déplace dans la direction avant X (fig. 15) pour intercepter cette dernière spire.
Ansi, plutôt que d'être repliée autour de la pièce de guidage 105 comme les spires précédentes, la dernière spire de la largeur polaire est repliée sur le crochet 141. Ensuite, ce crochet est mis en rotation autour de son axe longitudinal de manière à torsader la partie d'extrémité interceptée de la dernière spire sous forme d'une boucle, comme le montre la fig. 17.
Quand cette boucle est formée, le crochet 141 est avancé (comme l'indique la flèche sur la fig. 17) afin d'introduire la boucle de fil ainsi formée dans l'encoche 108 de la collerette 109. Cette rotation du crochet 141 pour former la boucle torsadée à la partie d'extrémité de la dernière spire de fil de la largeur polaire et cette introduction de la boucle torsadée 107a dans l'encoche 108 peuvent, dans un mode de réalisation, se faire pendant que le cylindre 103 continue à tourner dans le sens de la flèche A.
L'opération précitée de collage des spires de fil 107 constituant une largeur polaire de l'enroulement d'induit avant le retour des pièces de guidage 105 et 106 dans leurs positions initiales peut se faire au moyen d'une presse à chaud 143 comme le montre la fig. 16. Cette presse qui est constituée par deux pièces de serrage disposées sur les côtés opposés du cylindre 103 est manoeuvrée de manière que ces deux pièces se rapprochent l'une de l'autre pour entourer la partie de l'enroulement d'induit qui vient d'être formée. La presse à chaud 143 chauffe le fil 107, de manière à chauffer son revêtement adhésif à chaud. Il en résulte l'adhérence thermique des spires de la largeur polaire qui ont été formées autour de la surface du cylindre 103.
Quand le revêtement du fil 107 a été ainsi chauffé, la presse à chaud 143 est écartée du cylindre 103 et les pièces de guidage 105 et 106 peuvent alors tourner dans la direction de la flèche C pour revenir dans leurs positions initiales respectives. Dans un autre mode de réalisation, ce fonctionnement de la presse à chaud 143 peut se faire en même temps que le crochet 141 tourne pour former la boucle torsadée 107a à la dernière spire d'une largeur polaire.
A titre d'exemple numérique, si l'on suppose que l'enroulement d'induit à réaliser au moyen de l'appareil illustré est un enroulement à cinq pôles et que chaque largeur polaire contient 30 spires de fil, quand la vingt-neuvième spire a été formée, le crochet 141 est déplacé pour accrocher la trentième spire et former ensuite la boucle torsadée 107a sur cette spire. Eventuellement, pendant que la boucle torsadée 107a est formée et pendant que la presse 143 chauffe le revêtement adhésif du fil 107, les pièces de guidage 105 et 106 peuvent être ramenées dans leurs positions initiales. Cela peut se faire facilement si la presse à chaud est utilisée pour maintenir immobile le cylindre 103 en plus de chauffer le revêtement adhésif à chaud du fil.
Ensuite, l'arbre moteur 102 peut tourner dans le sens de la flèche C pour ramener le support 111 et 112 et, par conséquent, les piéces de guidage dans leurs positions initiales. Quand cela est fait, le crochet 141 peut être avancé pour introduire la boucle torsadée 107a dans l'encoche 108, la presse 143 peut être écartée du cylindre 103 et le cylindre avec les pièces de guidage 105 et 106 peuvent alors tourner dans le sens de la flèche A pour former les spires de la largeur polaire suivante. Dans le cas d'un enroulement d'induit à cinq pôles, cette opération est répétée successivement jusqu'à ce que les cinq largeurs polaires soient formées.
Diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits et illustrés. Par exemple, dans le mode de réalisation de la fig. 1, le positionnement alterné des mécanismes de positionnement 10A et 10B peut se faire manuellement ou au moyen d'un appareil automatique, non représenté.
D'une manière similaire, les supports 21a et 21b peuvent pivoter autour des axes 23a, 23b respectivement, manuellement ou au moyen d'un appareil de commande, non représenté. Par ailleurs, la manière selon laquelle les mécanismes de positionnement 10A et 10B sont commandés n'est pas limitée uniquement à l'utilisation des goupilles 16a,16b qui passent dans des ouvertures 15a, 15b et des ouvertures alignées 14a, 14b.
D'autres mécanismes de commande, par exemple des moteurs pas à pas ou autres, peuvent être utilisés pour entraîner les mécanismes de positionnement 10A et 101B. Par ailleurs encore, dans le cas du mode de réalisation de la fig. 8, lorsqu'un nombre prédéterminé de spires ont été formées autour des pièces de guidage 105 et 106, le cylindre 103 peut être maintenu immobile et l'arbre moteur 102 peut tourner dans le sens inverse, manuellement ou sous l'effet d'un appareil de commande approprié, non représenté. De même, le crochet 141 et la presse à chaud 143 peuvent être commandés manuellement ou au moyen d'un appareil de commande approprié.
Etant donné que ces appareils de commande sont de type bien connue et ne sont pas concernés par l'invention, leur description détaillée n'en sera pas faite.
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cylinder after said predetermined number of turns of said wire have been formed, thereby rotating said first and second guide devices.
17. Apparatus according to claim 16, characterized in that said cylinder has on its surface openings along a circumference, said releasable coupling device comprising a ball capable of penetrating said openings and a device intended to push said ball into an opening when the latter is aligned with it.
18. Apparatus according to claim 17, characterized in that said openings are spaced from each other by an angular distance corresponding to a polar width of said armature winding so that said drive shaft rotates in said opposite direction after a number of turns of wire corresponding to a polar width have been wound on said cylinder and around said first and second guide devices.
19. Apparatus according to claim 17, characterized in that said second support part comprises a lug, said drive shaft comprising a mortise along the diameter of its cross section to receive said lug, so that said second support part rotates when said drive shaft rotates.
20. Apparatus according to claim 16, characterized in that each of said guide devices comprises a circular arc guide part coupled with one of said first and second support parts, said circular arc part being adjacent to said cylinder and concentric with it .
21. Apparatus according to claim 20, characterized in that each of said first and second support parts comprises a base coupled with said drive shaft and a support arm directed from said base in a direction parallel to the longitudinal axis of said cylinder, said workpiece guiding in an arc being supported by said support arm.
22. Apparatus according to claim 20, characterized in that it further comprises a collar mounted on one end of said cylinder, said collar having a number of spaced sections corresponding to the number of poles of said electric machine, and a hook intended to intercept the last turn of said predetermined number of turns of said wire in a polar width so as to prevent said turn from being wound around a respective one of said guide parts in an arc, said hook being arranged so as to be able to turn to form a loop in the intercepted part of said last turn and introduce this loop into the space between two neighboring sections of said flange.
23. Apparatus according to claim 22, characterized in that it further comprises a device intended to adhere together all the turns of said predetermined number of said wire of a polar width before returning said guide parts in an arc of a circle to their positions respective initials.
The present invention relates to a method and an apparatus for producing a coreless armature winding for an electric machine and, more particularly, to a method which can be easily carried out by an automatic apparatus.
A coreless armature winding is a wire winding that is not supported or wound on a core. The elimination of the core advantageously reduces the mass and the total weight of the machine, for example a motor. This improves engine operation and simplifies the control circuits.
One type of technique for making such a coreless armature winding is to use a mandrel with a honeycomb surface to make and form the armature winding in this manner. The wire is wound around the honeycomb surface of the mandrel so as to form a winding
cylindrical honeycomb. Then this winding is removed
from the mandrel and the cylinder is flattened. This results in a hoarse
strip-shaped while maintaining the configuration
honeycomb. The opposite ends of this strip are
connected end to end to form the cylindrical winding of in
honeycomb product. Unfortunately, the realization of a
armature bearing without core according to this process imposes a
large number of complicated operations. This technique is
therefore of long application and, consequently, expensive.
Furthermore,
only small series can be produced in manufacturing by
this process. In addition, a relatively large number of operations
manual rations is required, for example removal of
the core honeycomb winding, so this
technique is difficult to automate. This process is not suitable
therefore not for mass production of windings
armature without core.
According to another technique for producing a winding
armature without core. a cylindrical winding surface
has a number of radially projecting guide pins. These pins are arranged according to the configuration of
the winding and also according to the number of poles it must
include. The wire that is used to make the winding is
wound around the guide pins. Each pin can
be associated with several different turns so that the wire
wound around the cylindrical surface has many
crosses. This results in a cylindrical armature winding
of the type with inclined turns.
Although this process allows to obtain
nir a good looking winding on the bobi surface
cylinder swims, the fact that several turns of wire overlap
fall on each guide pin presents the danger that
the insulation covering the wire wears or comes off. That means it
there is a high probability of a short circuit between layers
near the winding. By the way, since more
several turns are wound around each pin of mistletoe
dage, diameter or thickness of the wire, and particularly its
outer diameter, must be limited. For this purpose, use should be made
be an abnormally thin insulating coating or an anor wire
badly end.
The object of the invention is therefore to propose a method and a
apparatus for producing a coreless armature winding which
eliminates the aforementioned problems of the prior art
neure.
Another object of the invention is to propose a method and
an apparatus for producing a coreless armature winding
allowing the winding to be carried out with a uniform pitch, with
inclined turns.
Yet another object of the invention is to provide a
process for producing a coreless armature winding which
can be automated, and the device for implementing this pro
yielded for efficient windings
with high productivity and relatively low prices. This
device can be automatic or semi-automatic.
The method and apparatus for making a winding
armorless armature according to the invention are defined in the reven
dications 1 and 9.
A wire source rotates in a fixed orbit around a
rotating cylinder, the axis of this orbit being inclined relative to
the longitudinal axis of the cylinder. First and second pieces
guides positioned in spaced and opposite positions on the cylinder surface are used to guide the wire during
that it is wound around this cylinder; these guide pieces
also define opposite ends of a winding
armature without core so that a full turn of wire
is formed around the surface of the cylinder when it is wound
around the guide pieces. The cylinder rotates in sync
nism with the rotation of the wire, from a predetermined angle corresponding
laying at one step of the winding so that, as and
as the wire continues to rotate, successful inclined turns
sives of this wire are formed on the surface of the cylinder. The guide pieces rotate with the cylinder and, when a predetermined number of turns has been formed, these guide pieces are returned to their respective initial positions. Then, these operations are repeated until the complete reinforcement winding is completed. According to one embodiment, the guide pieces are returned to their respective initial positions after the formation of each turn. According to another embodiment, the guide pieces are returned to their initial positions after the formation of a number of turns, for example the number of turns included in the width of a pole.
Other advantages of the invention will be better understood on reading the description which will follow of several exemplary embodiments and with reference to the appended drawings in which;
Fig. 1 is a perspective view of an embodiment of an apparatus intended for implementing the method according to the invention,
Fig. 2 is a side view of a part of the apparatus, representing a phase of the winding operation,
Fig. 3 is a side view of a part of the apparatus, representing another phase of the winding operation,
Fig. 4 is a side view of a part of the apparatus, representing yet another phase of its operation,
Fig. 5 is a side view of a part of the apparatus, representing yet another phase of its operation,
Fig.
6 is a side view of a part of the apparatus, representing another phase of its operation,
Fig. 7 is a perspective view of the coreless armature winding produced by the method and the apparatus according to the invention,
Fig. 8 is a perspective view of another embodiment of an apparatus intended for implementing the method according to the invention,
Fig. 9 is a side view of part of the apparatus of FIG. 8,
Fig. 10 is an end view of another part of the apparatus of FIG. 8,
Fig. 11 to 14 are perspective views of a part of the apparatus representing different phases of its operation,
Fig. 15 is a perspective view of a part of the apparatus further showing a device for forming the ends of the width of a pole of the winding,
Fig.
16 is a section of the apparatus illustrating a technique for bonding the turns of the coreless armature winding together, and
Fig. 17 is another perspective view showing the device for forming the end of the turns of a pole width.
The figures, and in particular fig. 1, therefore represent an embodiment of an apparatus intended for the implementation of the method according to the invention for producing a coreless armature winding of an electric machine. It is understood that the expression electric machine used below designates an electric motor or a generator. This machine may have two or more poles and the armature winding is produced so as to be compatible with the number of poles.
The device shown comprises a winding cylinder 3, a motor shaft 5 intended to rotate it, a source of wire 9, guide parts 20a and 20b and positioning mechanisms 10a and 10b. The cylinder 3 has a surface 1 around which a wire 7 is wound with a uniform pitch to form a winding with inclined turns. The motor shaft 5 is mechanically coupled with the cylinder 3 and it is rotated by a suitable device, not shown, to rotate the cylinder. In one embodiment, the drive shaft 5 can carry a mandrel which supports the cylinder 3.
The source 9 of wire 7 is a wire guide rotated everywhere
appropriate means, not shown. When so trained, the
thread guide rotates in an orbit around cylinder 3, the axis of
this orbit being inclined relative to the longitudinal axis of the
cylinder. This rotation of the wire guide produces inclined turns
wire 7, for example from the bottom of the surface
1 at one end of cylinder 3 going up towards the upper part
of this surface at the other end of the cylinder for dreams
Then finish at the bottom of the cylinder surface.
The guide pieces 20A and 20B may consist of
needles which are supported by supports 21a and 21b in
spaced and opposite positions on the surface 1 of the cylinder 3.
When the wire 7 turns around the cylinder 3, the needles 20A and
20B intercept this wire which is therefore wound around them and, by
therefore, returns to an inclined position along the surface 1
of cylinder 3. The supports 21a and 21b are mechanically coupled
only with positioning mechanisms 10A and 10E.
The positioning mechanism 10A consists of two
flanges or discs îîa and 12a. The collar 12a is attached
mechanically bent with the motor shaft 5 so as to turn
with him. The collar 1a is coupled with a sleeve 13a
arranged around a part of the motor shaft 5 or, as a variant,
around the mandrel which enters the cylinder 3. The collar
îîa has openings or towers 14a following a cir
conference with a predetermined radius. The collar 12a com
carries holes or openings 15a along a circumference
and the number of which is much lower than that of the openings
14a. For example, 25 openings 14a can be provided on the
îîa collar and 6 openings 15a in the collar 12a.
A pin or coupling rod 16a enters an opening
15a to enter one of the openings 14a.
Of course, when the pin 16a is thus introduced, the
flanges 1a and 12a are mechanically coupled between
them, the rotation of the collar 12a under the effect of the mo shaft
tor 5 rotating the flange 1 la.
The lOB positioning mechanism is similar to the mechanic
positioning device 10A described above. It therefore includes
two collars îîb and 12b, the collar 12b being coupled
mechanically with the part of the motor shaft 5 which leaves the
cylinder 3. The collar lîb is coupled with a sleeve 13b
similar to the sleeve 13a, rotating around the mandrel. The pass
lerette îlb has holes or openings 14b according to
a circumference of a predetermined radius, for example 25
openings, and the collar 12b has openings 15b
along a circumference of the same radius, for example 6 open
tures.
A pin or coupling rod 16b penetrates
in an opening 15b of the collar 12b and in an open
determined size 14b of the collar îlb.
The supports 21a and 21b which are intended to support the guide pins 20A and 20B are articulated on the man
chons 13a and 13b by pins 23a and 23b. Each support
has a base 22a, 22b in the shape of a U in which it penetrates
be the pivot pin 23a, 23b. In addition, an upper arm
port extends the U-shaped base so that, seen from above, the arm
support and U-shaped base look like a T. A piece of
control, or pin, 24a, 24b protrudes from the upper arm
port 21a, 21b. Support arms may have holes
threaded in which the guide pins 20A are screwed
and 20B.
This allows you to adjust the length of each
needle between its support arm and the surface 1 of the cylinder 3.
The way according to which the apparatus of fig. 1
will now be explained with reference to FIGS. 2 to 6. The tree
motor 5, and consequently, the cylinder 3, are driven in
synchronism with the rotation of the thread guide 9. In other words,
when the thread guide 9 describes a complete orbit around the cylin
dre, the latter rotates by a predetermined angle equal to the pitch of
the armature winding wound on it. If the thread guide 9 turns
in the direction indicated by arrow B, the cylinder 3 rotates in the direction indicated by arrow A. It will be assumed that N turns must ultimately be wound around the cylinder to form a complete armature winding. The pitch of this winding is therefore equal to N of a full revolution. In other words, the cylinder N 3 rotates N by one full revolution each time the thread guide 9.
Initially, a pin 16a is introduced into a predetermined opening 15a of the flange 12a and into a predetermined opening 14a of the flange 11a. Likewise, a pin 16b is threaded into a predetermined hole 15b of the flange 12b to penetrate into a predetermined hole 14b of the flange 1 lob. Thus, when the drive shaft 5 rotates by the predetermined angle in the direction of the arrow A while the thread guide 9 makes a full revolution in the direction of the arrow B, the guide pins 20A and 20B are also driven in the direction indicated by arrow A due to the coupling between the flanges 11a, 11b and the flanges 12a, 12b, the latter being themselves driven by the drive shaft 5.
It will be assumed that the wire guide 9 passes behind the cylinder 3, seen in the figures, so that the wire 7 passes from the guide needle 20B to the guide needle 20A, as shown in FIG. 2. This wraps a turn around the needle 20B. In other words, a turn of the wire 7 passes around the needle 20B to form a turn which is inclined relative to the longitudinal axis of the cylinder 3, this turn being wound around the surface 1 of this cylinder. Of course, when the wire guide 9 rotates, the cylinder 3 rotates in synchronism with it so as to move the turn formed on the surface 1 of the cylinder relative to the previous turn which has already been formed, this displacement being equal to the pitch turns.
When the thread 7 has passed around the guide needle 20B, the thread guide continues in its orbit around the cylinder 3 and begins to pass in front of the cylinder, seen in FIG. 3. This wraps the wire 7 around the guide needle 20A so that this wire goes back. At this time, the two guide pins 20A and 20B have turned in the direction of arrow A of
N of a full revolution due to the coupling between the motor shaft 5 and the positioning mechanisms 10A and 10B. Before the thread guide 9 turns to the point at which the thread 7 is again wound around the guide needle 20B, the latter returns to its initial position, that is to say it returns to the position it occupied just before the start of the turn of wire which was formed on the surface of cylinder 3.
This return of the guide needle 20B to its initial position is effected by pivoting the support 21B around the pin 23B so as to release the needle 20B from the surface 1 of the cylinder 3, as shown in FIG. 3. Then, the pin 16b which has been introduced into an opening 14b of the flange 11h is removed from this opening to allow the flange 1 lob to rotate relative to the flange 12b. The collar llb is turned in the opposite direction to that indicated by the arrow A, that is to say in the direction indicated by the arrow C in FIG. 3.
When the next opening 14b has come into alignment with the pin 16b, the latter enters this opening so as to couple or lock the flanges together
1 lob and 12b. This rotation of the flange llb in the direction of the arrow C also rotates the sleeve 13b with which the support 21b is coupled and, consequently, the guide needle 20B. Consequently, the guide needle 20b is turned in the direction of arrow C and this rotation is equal to a predetermined angle itself equal to the pitch of the winding formed on the surface of the cylinder 3.
In other words, while the cylinder 3 with the needle 20B has turned N by one full turn, the needle 20B has now returned to its initial position by turning N again one full turn, but in the opposite direction. The support 21b then pivots to bring the needle 20B back into contact with the surface of the cylinder 3, as shown in FIG. 4.
It should be noted that the openings 15b provided in the flange 12b can be offset from the openings 14b in the flange llb. When the pin 16b is extracted from a particular opening 14b, the flange 1 lob can rotate in the direction of the arrow C until another opening 15b is aligned with another opening 14b and a pin 16b then passes through these openings aligned to establish the correct angle whose flange llb rotates.
For example, for the correct angular displacement of the flange 1 lb, a pin 16b placed in a position at 12 o'clock in the flange 12b can be extracted from an opening 14b and the flange 1 lob can be turned until a pin 16b placed in a position at 2 o'clock from the flange 12b can be inserted into the aligned opening 14b. The pin which had been placed in the 12 o'clock position of the collar 12b does not enter another opening 14b until the collar 11h has made six successive angular displacements, each angular displacement being equal to one pitch of the winding.
When the needle 20b has returned to the surface of the cylinder 3, as shown in FIG. 4, the thread guide 9 continues in its orbit so as to pass the thread 7 around this needle, as shown in FIG. 5. In other words, the return of the guide needle 20b on the surface of the cylinder 3 allows the wire 7 to be bent around this needle. Then, the strand of wire 7 which is now between the guide pins 20A and 20B is temporarily attached to the cylinder 3, for example by thermal adhesion or other common gluing technique. This can be easily done if the wire 7 carries a hot adhesive coating which sticks by application of heat.
It should be noted that, thanks to the fixing of this strand of wire 7 on the cylinder 3, this strand cannot move when the guide needle 20A is moved away from the surface of the cylinder.
The thread guide 9 continues in its orbit and now passes behind the cylinder 3 as shown in fig. 5. When the wire 7 is bent around the needle 20B, the needle 20A pivots to move away from the surface of the cylinder. This can of course be done by applying an appropriate force to the pin 24a (fig.
1) so that the support 21a pivots about the axis 23a.
When the needle 20A is moved away from the cylinder 3, it is then returned to its initial position in a similar manner to that described above with regard to the return of the needle 20B to its initial position. In other words, the pin 16a which has been introduced into an opening 14a of the flange îîa is removed therefrom, and this flange is turned relative to the flange 12a until another pin 16a can be introduced into another opening 14a. The collar 11a is turned in the direction of the arrow C by an angle equal to N of one complete turn.
NOT
Thus, the flange coupled to the sleeve 13a rotates by a predetermined angle equal to one step of the winding. This rotation of the sleeve 13a also rotates the guide needle 20A which therefore returns to its initial position. Quite frankly, the guide needle is now rotated by an angle equal and opposite to that which it had rotated under the effect of the motor shaft 5. When the needle 20A has returned to its initial position, the support 21a rotates around the axis 23a, bringing the needle into contact with the surface of the cylinder 3. The thread guide 9 continues in its orbit so as to fold the thread 7 around the needle 20A as shown in FIGS. 2 and 6. The strand of wire 7 between the needle 20B and the needle 20A on the other side of the cylinder is temporarily attached to the latter, for example by thermal adhesion.
The above operations are repeated at each successive half-orbit of the wire guide 9. In this way, successive turns of the wire 7 are formed on the surface of the cylinder 3, in synchronism with the rotation of the wire guide. When the thread guide completes one revolution, the cylinder 3 turns N by one full revolution. In addition, the needles 20A and 20B are brought back alternately to their respective initial positions so that each turn of the wire 7 is intercepted by these needles, thereby carrying out the winding with the correct pitch. It should be noted that the needles 20A and 20B rotate in the same direction as the cylinder 3.
However, when the wire guide 9 reaches a first position in its orbit, for example that shown in FIG. 3, the needle 20B is returned to its initial position, that is to say it rotates in the opposite direction by the same angle as that of which the cylinder 3 has rotated. Then, when the thread guide 9 reaches a second position in its orbit, that shown in FIG. 5, the needle 20A is returned to its initial position by rotating it in the opposite direction and by the same angle as that of which the cylinder 3 has rotated. It should be noted that, seen from its right end, the cylinder 3 rotates anticlockwise and that the pins 20A and 20B are brought back to their respective initial positions by turning clockwise. watch.
Each guide needle therefore rotates by a predetermined angle anti-clockwise, then then rotates by the same angle clockwise.
When the cylinder 3 has made a complete revolution, the winding thus formed can be removed therefrom; this winding is in the form of the winding 30 of FIG. 7. 11 is composed of N inclined turns with a uniform pitch.
It should be noted that, in the apparatus described above, the wire guide 9 rotates in a fixed orbit while the cylinder 3 rotates itself. This rotation of the cylinder produces inclined turns of uniform pitch. At the formation of each turn, the strand of wire which is between the guide pins is momentarily fixed on the cylinder 3, for example by thermal adhesion.
Optionally, each strand of the wire 7 can adhere to the turns already formed on the cylinder, for example also by thermal adhesion.
Fig. 8 shows another embodiment of the invention. This embodiment comprises a wire guide 101, a cylinder 103, a motor shaft 102, guide parts 105 and 106 and supports 111 and 112. The wire guide 101 is similar to the wire guide 9 already described and is driven by a suitable device, not shown, along a fixed orbit. The wire guide 101 delivers the wire 107 while it rotates.
The motor shaft 102 preferably consists of a mandrel driven by any suitable means, not shown, in synchronism with the rotation of the wire guide 101. The motor shaft is threaded into the cylinder 103 and exits through its opposite end, in the form of the shaft part 102a. The supports 111 and 112 are mounted on the motor shaft part 102a, as shown in figs. 8 and 9, at the opposite ends of the cylinder 103 so as to rotate with the drive shaft. The support 111 carries an arm 117 articulated on a base of this support by a pin 116, this support being parallel to the longitudinal axis of the cylinder 103. Similarly, the support 112 carries an arm 123 articulated on a base of this support by a pin 122, this arm 123 being directed parallel to the longitudinal axis of the cylinder 103.
Guide pieces 105 and 106 are fixed to the arms 117 and 123, for example by screws 124. Each guide piece 105, 106 is a part in an arc of a circle placed near the neighboring surface 104 of the cylinder 103, the shape in an arc of a circle being concentric with this surface.
Fig. 9 shows that the support 111 comprises a slot intended to receive an end part of the arm 117, this part being opposite to the guide part 105. A spring 118 is placed between this end part of the arm 117 and the support 111 so as to return the arm anticlockwise around the pin 116. This restoring force tends to push the guide piece 105 towards the surface of the cylinder 103. The latter has openings 110 along a circumference, around its surface. These openings are uniformly spaced from each other and define successive polar widths. The arm 117 comprises a latching mechanism 115 comprising a ball 113, for example made of steel, pushed by a spring 114 upwards, seen in FIG. 9, so as to enter each of the openings 110.
This engagement mechanism constitutes a releasable coupling between the support 111 and the cylinder 103 so that, when the support is driven by the motor shaft 102a, the releasable coupling between this support and the cylinder 103 tends to rotate the cylinder in the same way. Of course, when this coupling between the arm 117 and the cylinder 103 is released, the support 111 is free to rotate relative to the cylinder.
As shown in particular in fig. 10, the support 112 is fixed to the motor shaft 102a by a tenon and mortise coupling. More particularly, the free end part of the motor shaft 102a, that is to say its end part opposite the support 111 comprises a diametrical mortise 119. The support 112 comprises a tenon 120 which penetrates into the mortise 119. A locking screw, not shown, is fixed to a button 121 and it can be tightened against the external surface of the motor shaft 102a in order to avoid any longitudinal displacement of the support 112 relative to this shaft. The tenon and mortise coupling between the motor shaft 102a and the support 112 causes the support to rotate when the motor shaft rotates. The support 112 also has a slot for receiving the arm 123.
A spring 125 recalls this arm counterclockwise around the pin 122, as shown in FIG.
8, so as to push the guide piece 106 against the surface 104 of the cylinder 103.
A flange 109 is provided at one end of the cylinder 103. This flange has several notches 108 which are uniformly spaced around the flange by defining polar widths on the surface of the cylinder 103.
In operation, the wire guide 101 rotates on its fixed orbit in the direction indicated by the arrow B. The motor shaft 102 rotates in the direction of arrow A, in synchronism with the rotation of the wire guide 101. It will be assumed that the ball 113 of the releasable coupling 115 of the support 111 is introduced into an opening 110 in the surface of the cylinder 103. Consequently, when the shaft 102 rotates, the cylinder 103 also rotates due to its coupling with the shaft by the releasable coupling 115 and the support 111, the latter being driven by the motor shaft. When the wire guide 101 describes a complete orbit, the motor shaft 102 with the cylinder 103 rotates by a predetermined angle corresponding to a pitch of the winding.
If the winding has N turns, the cylinder 103 rotates by
N of one complete revolution each revolution of the wire guide 101. In this way, the successive turns of the wire 107 are inclined around the surface 104 of the cylinder 103, the neighboring turns being separated by the appropriate pitch.
Before forming the first turn of the wire 107 around the surface of the cylinder 103, a loop is formed at the free end of this wire and this loop is introduced into a notch 108, as shown in FIG. 11. Next, the wire guide 101 rotates in synchronism with the rotation of the cylinder 103 to effect a predetermined number of inclined turns, uniformly spaced, on the surface of the cylinder, as also shown in FIG. 11. It should be noted that the wire guide 101 rotates at a uniform speed, as does the cylinder 103. This results in the formation of turns of wire 107 of equal lengths. Each turn of wire is wound around the guide pieces 105 and 106, as shown, so that each turn is folded around each of these pieces.
These guide pieces define the opposite ends of the armature winding which is formed.
When a predetermined number of turns of the wire 107 have been wound on the guide pieces 105 and 106, on the surface 104 of the cylinder 103, as shown in FIG. 11, the rotation of the motor shaft 102 is interrupted. At the same time, the rotation of the wire guide 101 is stopped. The cylinder 103 is held in its current position and the motor shaft 102 is then rotated in the opposite direction, indicated by the arrow C in FIGS. 8 and 12. This reverse rotation of the motor shaft 102 releases the ball 113 from the opening 110, thereby releasing the coupling of the support 111 with the cylinder 103. However, since the supports 111 and 112 are fixed to the motor shaft 102a, the rotation of the shaft in the direction of arrow C also causes the supports to rotate in the same direction.
The guide pieces 105 and 106 therefore slide out of the turns of wire 107, as shown in FIG. 12. The motor shaft 102 rotates in the direction of arrow C by the same angle as that which it previously rotated in the direction of arrow A. In other words, if the motor shaft has rotated in the direction of arrow A by a predetermined angle to form the predetermined number of turns of wire 107 around the surface of the cylinder 103, this shaft now rotates by the same predetermined angle, but in the opposite direction indicated by arrow C. This brings the guide pieces 105 and 106 back to their respective initial positions.
When they are in their initial positions, the angular position of the motor shaft 102 with respect to the cylinder 103, which, it should be remembered, was kept stationary while the motor shaft 102 turned in the direction of the arrow C, is such that the ball 113 is now aligned with another opening 110 into which it penetrates under the effect of the restoring force exerted by the spring 114. The motor shaft 102 can now resume its rotation in the direction of arrow A and the cylinder 103 is no longer held stationary. Consequently, the rotation of the shaft 102 rotates the cylinder 103 due to the releasable coupling 115 between this cylinder and the support 111 and the guide parts 105 and 106 also rotate with the cylinder.
When the cylinder and the guide parts rotate in the direction of arrow A in fig. 8 and 11, the wire guide 101 resumes its rotation in its fixed orbit so as to continue winding the wire 107 around the guide parts 105 and 106 and consequently to form inclined turns around the surface of the cylinder 103. It should be noted that, due to the constant speed at which the motor shaft rotates 102 and the constant speed at which the wire guide rotates in synchronism with the motor shaft, wire turns 107 are formed with a pitch uniform.
If the openings 110 are spaced from each other by a distance which corresponds to a polar width, as is preferable, it appears that the guide parts 105 and 106 return to their initial positions after the formation of a number of turns corresponding to this polar width. In other words, the cylinder 103 and the guide pieces 105 and 106 first rotate in the direction of the arrow A to wind coils corresponding to a full pole width, then the guide pieces turn in the direction of the arrow C by relative to the cylinder 103 so as to return to their initial positions and to allow the winding of the next pole width around the surface of the cylinder.
As a numerical example, the pole width can correspond to 30 turns and, in this case, when the thirtieth turn of wire 107 is wound around the guide pieces 105 and 106, these pieces return to their initial positions to start the formation. of the 30 turns of the following polar width. Optionally, before the guide parts 105 and 106 return to their initial positions, the turns of the wire 107 which have been formed can be glued together. For example, if the wire 107 has a thermoplastic adhesive insulating coating, the coils of wire which have been formed around the guide parts can be heated so that they adhere to one another. The guide pieces can then be returned to their respective initial positions.
As shown in fig. 12 and 13, the last turn of a polar width can comprise an end part twisted into a loop and this loop can be introduced into a notch 108 of the flange 109 to define the end of a polar width and the start of the next one. If this procedure is adopted for each polar width, the resulting winding 103 which is formed around the surface of the cylinder 103 appears as shown in FIG. 14, the last turn of each pole width being twisted into a loop and this loop being introduced into a respective notch 108 of the flange 109. This of course allows easy identification of the position of the respective pole widths, which is useful for the subsequent assembly of the armature winding 130 in the electric machine in which it is to be used.
Figs. 15 and 17 illustrate an example of an apparatus which can be used to form the above-mentioned twisted loops at the last turn of each pole width, this apparatus comprising a hook 141. Normally, that is to say when the cylinder 103 and the guide parts 105 and 106 rotate in the direction of the arrow A to wind the wire 107 around the surface of the cylinder and form successive inclined turns, the hook 141 is in the retracted position and does not intervene in the winding operation. But when the wire guide 101 turns to deliver the last turn of the polar width, the hook 141 moves in the front direction X (fig. 15) to intercept this last turn.
Ansi, rather than being folded around the guide piece 105 like the previous turns, the last turn of the pole width is folded over the hook 141. Then, this hook is rotated about its longitudinal axis so as to twist the intercepted end part of the last turn in the form of a loop, as shown in fig. 17.
When this loop is formed, the hook 141 is advanced (as indicated by the arrow in FIG. 17) in order to introduce the wire loop thus formed into the notch 108 of the flange 109. This rotation of the hook 141 to form the twisted loop at the end part of the last turn of wire of the polar width and this introduction of the twisted loop 107a into the notch 108 can, in one embodiment, be done during that the cylinder 103 continues to rotate in the direction of arrow A.
The aforementioned operation of bonding the turns of wire 107 constituting a polar width of the armature winding before the guide parts 105 and 106 return to their initial positions can be done by means of a hot press 143 as in shows fig. 16. This press, which is constituted by two clamping parts arranged on the opposite sides of the cylinder 103, is maneuvered so that these two parts approach each other to surround the part of the armature winding which has just be trained. The hot press 143 heats the wire 107, so as to heat its hot adhesive coating. This results in the thermal adhesion of the turns of the polar width which have been formed around the surface of the cylinder 103.
When the coating of the wire 107 has thus been heated, the hot press 143 is moved away from the cylinder 103 and the guide parts 105 and 106 can then rotate in the direction of arrow C to return to their respective initial positions. In another embodiment, this operation of the hot press 143 can be done at the same time as the hook 141 rotates to form the twisted loop 107a at the last turn of a polar width.
As a numerical example, if it is assumed that the armature winding to be produced by means of the illustrated device is a five-pole winding and that each polar width contains 30 turns of wire, when the twenty-ninth turn has been formed, the hook 141 is moved to hang the thirtieth turn and then form the twisted loop 107a on this turn. Optionally, while the twisted loop 107a is formed and while the press 143 heats the adhesive coating of the wire 107, the guide pieces 105 and 106 can be returned to their initial positions. This can be easily done if the hot press is used to keep the cylinder 103 stationary in addition to heating the hot adhesive coating of the wire.
Then, the motor shaft 102 can rotate in the direction of arrow C to return the support 111 and 112 and, consequently, the guide parts in their initial positions. When this is done, the hook 141 can be advanced to introduce the twisted loop 107a into the notch 108, the press 143 can be moved away from the cylinder 103 and the cylinder with the guide parts 105 and 106 can then rotate in the direction of arrow A to form the turns of the following polar width. In the case of an armature winding with five poles, this operation is repeated successively until the five pole widths are formed.
Various modifications can be made to the embodiments described and illustrated. For example, in the embodiment of FIG. 1, the alternating positioning of the positioning mechanisms 10A and 10B can be done manually or by means of an automatic device, not shown.
Similarly, the supports 21a and 21b can pivot around the axes 23a, 23b respectively, manually or by means of a control device, not shown. Furthermore, the manner in which the positioning mechanisms 10A and 10B are controlled is not limited only to the use of pins 16a, 16b which pass through openings 15a, 15b and aligned openings 14a, 14b.
Other control mechanisms, for example stepping motors or the like, can be used to drive the positioning mechanisms 10A and 101B. Still further, in the case of the embodiment of FIG. 8, when a predetermined number of turns have been formed around the guide parts 105 and 106, the cylinder 103 can be held stationary and the motor shaft 102 can rotate in the opposite direction, manually or under the effect of a suitable control device, not shown. Likewise, the hook 141 and the hot press 143 can be controlled manually or by means of a suitable control device.
Since these control devices are of a well known type and are not affected by the invention, their detailed description will not be made.