CH649169A5 - Bobine a couches multiples et son procede de fabrication. - Google Patents

Bobine a couches multiples et son procede de fabrication. Download PDF

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CH649169A5 CH4383/82A CH438382A CH649169A5 CH 649169 A5 CH649169 A5 CH 649169A5 CH 4383/82 A CH4383/82 A CH 4383/82A CH 438382 A CH438382 A CH 438382A CH 649169 A5 CH649169 A5 CH 649169A5
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Description

La présente invention concerne une bobine à couches multiples plus particulièrement utilisable comme bobine de moteur, et un procédé de fabrication de cette bobine.
On connaît, parmi les moteurs à courant continu, un type de moteur plat et sans collecteur. La fig. 1 montre un exemple d'un tel moteur comprenant un arbre de rotor 1, une culasse de rotor 2 à laquelle est fixé un aimant permanent annulaire de rotor 3, comme indiqué en fig. 2. L'aimant annulaire de rotor 3 est aimanté dans la direction axiale de l'arbre 1, une de ses faces frontales étant disposée vis-à-vis d'une bobine de stator 4. Dans ce cas par exemple, l'aimant de rotor 3 est aimanté de manière que le champ magnétique qu'il délivre soit sinusoïdal, cet aimant comportant huit pôles, comme indiqué en fig. 2. La bobine de stator 4 est formée de quatre bobines à couches multiples Cl à C4 disposées sur un même plan horizontal, comme indiqué en fig. 3. Ces quatre bobines forment deux paires Cl, C2 et C3, C4, les bobines d'une paire étant disposées l'une par rapport à l'autre avec un angle électrique de 180° et connectées en série. Les paires de bobines sont disposées relativement l'une à l'autre avec un décalage électrique différent de 90°. Chaque paire Cl, C2 et C3, C4 forme une phase, de sorte que le stator est à deux phases. Lorsque ces bobines de stator à deux phases sont alimentées par exemple avec un courant sinusoïdal, il se produit un couple linéaire entre l'aimant de rotor 3 et la bobine 4 de stator à deux phases par le fait que l'angle entre les paires de bobines est différent de 90°, ce qui met en rotation l'arbre de rotor 1.
En fig. 3, les références 5 et 5' désignent un élément détecteur de position, par exemple un élément à effet Hall permettant de détecter la position angulaire de l'aimant de rotor 3.
Pour mieux comprendre l'invention, examinons les connexions des bobines de stator des moteurs connus entre ces bobines et avec d'autres éléments du circuit. Ces connexions sont réalisées comme suit.
Comme indiqué en fig. 4, des conducteurs 6 et 7 sont sortis de chaque extrémité des enroulements Cl à C4, ces conducteurs permettant de réaliser les connexions entre les bobines du stator et avec un circuit d'entraînement extérieur. Dans ce cas, lorsque chacune des bobines à couches multiples Cl à C4 est formée par une suite de spires partant du conducteur intérieur ou central, comme indiqué en fig. 4, le fil 6 de sortie venant du début de l'enroulement doit être sorti vers l'extérieur de manière qu'il traverse un plan 8 d'extrémité d'enroulement de la bobine situé en face de l'aimant de rotor 3, comme indiqué en fig. 5. Pour obtenir un bon rendement du moteur, un intervalle g entre l'aimant de rotor 3 et le plan 8 d'extrémité d'enroulement des bobines Cl à C4 de stator doit être prévu avec une largeur assez faible et de grandeur uniforme. Toutefois, lorsque le fil de sortie 6 du début de l'enroulement traverse le plan 8 d'extrémité d'enroulement, comme indiqué dans la fig. 4 et de préférence dans la fig. 5, l'épaisseur du conducteur formant la bobine et une courbure éventuelle de ce fil telle qu'indiquée par la ligne interrompue de la fig. 5 nécessitent un élargissement correspondant de l'intervalle g entre l'aimant de rotor 3 et le plan 8 d'extrémité d'enroulement, ce qui diminue le rendement du moteur. En outre, lorsque le fil de sortie 6 du début de l'enroulement traverse le plan 8 d'extrémité d'enroulement, un agent adhésif est utilisé pour lier le fil 6 à ce plan 8 pour éviter qu'il ne vienne en contact avec la face de l'aimant de rotor 3 lorsque le moteur est en rotation. En raison de l'utilisation d'un agent adhésif, les moteurs connus présentent le défaut que l'intervalle g entre l'aimant de rotor 3 et le plan 8 d'extrémité d'enroulement doit encore être agrandi.
En conséquence, il a été proposé, comme indiqué en fig. 6, que chaque bobine à couches multiples soit prévue sur une carte à circuit imprimé, le fil de sortie 6 du début d'enroulement ne traversant plus le plan 8, mais étant soudé à un conducteur imprimé 9 de la carte dans une zone 10 formant la partie intérieure de la spire la plus intérieure de chaque bobine à couches multiples. Toutefois, la zone 10 de chaque bobine n'est pas suffisamment large pour éviter que la partie entourant cette zone soit endommagée lors du soudage du fil 6. Il en résulte une mauvaise exploitabilité de la fabrication de ces bobines.
En conséquence, le but de la présente invention est de réaliser une bobine à couches multiples ne présentant pas les défauts mentionnés ci-dessus et de prévoir un procédé de fabrication de cette bobine.
Pour atteindre ce but, la bobine selon l'invention et son procédé de fabrication sont réalisés comme indiqué dans les revendications respectives.
La bobine à couches multiples selon l'invention permet, lorsqu'elle est utilisée comme bobine de stator d'un moteur à courant
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continu tel que celui décrit précédemment, de diminuer la largeur de l'intervalle entre l'aimant de rotor et le plan d'extrémité d'enroulement, et les fils de sortie des extrémités de début et de fin de la bobine peuvent être facilement connectés à d'autres éléments. En outre, ces fils de sortie sont amenés vers l'extérieur depuis la couche périphérique la plus externe de la bobine à couches multiples.
La bobine selon l'invention comprend un conducteur bobiné pour former un enroulement à couches multiples et les fils de sortie des extrémités de début et de fin de cet enroulement sont sortis vers l'extérieur à partir de la couche périphérique la plus externe de l'enroulement.
Le procédé de fabrication des bobines selon l'invention comprend les étapes suivantes :
on forme un enroulement à l'aide d'un fil conducteur,
on forme un espace sur un côté d'un plan terminal de l'enroulement dans lequel se trouve une extrémité de début d'enroulement du conducteur,
on enroule à nouveau le conducteur dans cet espace, à partir de l'extrémité de début d'enroulement du conducteur, et on sort ensemble les fils des extrémités de début et de fin d'enroulement à partir de la couche périphérique la plus extérieure de l'enroulement.
L'invention va être décrite ci-après, à titre d'exemple et à l'aide du dessin dans lequel :
les fig. 1 à 3 montrent les parties d'un moteur connu à courant continu du type plat et sans collecteur dans lequel la bobine selon l'invention peut être utilisée,
les fig. 4 à 6 montrent différents défauts des bobines à couches multiples connues de l'état de la technique,
les fig. 7 A à 7C montrent une bobine selon l'invention et son procédé de fabrication,
la fig. 8 montre, sous forme schématique, un exemple d'un appareil à bobiner pour une bobine à couches multiples selon l'invention,
les fig. 9A et 9B montrent d'autres formes d'exécution du procédé selon l'invention, et les fig. 10 à 13 montrent d'autres formes d'exécution de la bobine à couches multiples selon l'invention.
Les fig. 7A à 7C montrent un procédé de fabrication de la bobine selon l'invention.
Dans les figures, la référence 11 désigne un corps de bobine d'une machine à bobiner et la référence 12 un disque annulaire susceptible de glisser dans la direction axiale du corps de bobine 11. Une fente radiale 12a est prévue dans le disque 12, à travers laquelle une extrémité de début d'enroulement 13a d'un conducteur 13 prévu pour former une bobine à couches multiples est insérée dans l'espace entre le corps de bobine 11 et le disque 12, l'extrémité de fin d'enroulement 14 de ce conducteur 13 étant sortie vers l'extérieur, comme indiqué en fig. 7A. Le conducteur 13 est disposé de manière que l'enroulement qu'il produit commence à la partie périphérique intérieure du corps de bobine 11, ce conducteur étant enroulé à spires join ti ves, ces spires étant déposées comme indiqué par les flèches de la fig. 7A de manière à former une bobine à couches multiples se terminant vers l'extérieur par une extrémité de fin d'enroulement 14 du conducteur 13 à la périphérie la plus extérieure de la bobine.
Lorsque la première étape de fabrication de la bobine à couches multiples à spires jointives est terminée, le disque 12 est déplacé le long de la direction axiale du corps de bobine 11 afin d'être séparé de ce dernier. La distance ou la grandeur du déplacement du disque 12 est choisie de valeur substantiellement égale à, par exemple, un diamètre d du conducteur 13, comme indiqué en fig. 7B. Comme indiqué dans cette figure, cela produit un espace ou intervalle 15 entre le disque 12 et la bobine. L'extrémité de début d'enroulement 13a est alors rabattue vers le haut à travers la fente 12a dans l'espace 15, et cette extrémité 13a du conducteur 13 est ensuite enroulée à l'intérieur de l'espace 15 de sorte que cet espace est rempli par le conducteur 13, et un fil 16 de cette extrémité de début d'enroulement 13a est sorti vers l'extérieur à partir de la couche périphérique la plus extérieure de la bobine, comme illustré en fig. 7C.
Comme indiqué plus haut et illustré en fig. 7C, la bobine à couches multiples est réalisée à spires jointives et les extrémités de début et de fin d'enroulement sont sorties ensemble vers l'extérieur à partir de la couche périphérique la plus extérieure de la bobine.
Selon le procédé ci-dessus, il est visible que, puisque l'extrémité de début de l'enroulement de la bobine ne traverse jamais le plan d'extrémité d'enroulement, la largeur de l'intervalle g entre l'aimant de rotor 3 et le plan d'extrémité d'enroulement 8 peut être diminuée autant que possible. En outre, la disposition des fils de sortie facilite les connexions de la bobine à couches multiples avec d'autres circuits.
Puisque la bobine à couches multiples de la forme d'exécution illustrée dans les fig 7A à 7C est du type de bobine sans corps de bobine ni joues, en pratique, les espaces entre les spires respectives sont remplis d'un agent adhésif ou similaire pour former la bobine à couches multiples.
La fig. 8 illustre schématiquement un appareil à bobiner, y compris le procédé de liaison par un adhésif.
Dans la fig. 8, la référence 21 désigne un corps de bobine autour duquel le conducteur 13 est enroulé. Le conducteur 13 provenant de ce corps de bobine 21 est délivré à travers un régulateur de tension 22 à un dispositif de pelage/coupage 23 dans lequel le matériau de revêtement isolant du fil isolé est enlevé pour délivrer le fil nu 13'. Celui-ci est ensuite délivré à travers un feutre 25 imprégné d'un agent adhésif 24 en phase liquide dans l'espace compris entre un rouleau d'alimentation 26 et un rouleau de contact 27 rotatif faisant face au rouleau 26 afin d'être pris ou enroulé par le corps de bobine 11 de la machine à bobiner. Une telle machine permet, en accord avec le procédé susmentionné, de réaliser une bobine à couches multiples dans laquelle les fils de sortie 14 et 16 des extrémités de début et de fin de l'enroulement sont amenés vers l'extérieur à partir de la couche périphérique la plus extérieure de la bobine ainsi produite.
En fig. 8, la référence 28 désigne une soufflerie pour souffler de l'air chaud sur le conducteur afin de sécher l'agent adhésif déposé sur celui-ci et la référence 29 désigne un coupe-fil pour couper le conducteur. La référence 30 désigne un container pour l'agent adhésif en phase liquide 24.
Dans l'exemple de la fig. 8, le conducteur est du type dans lequel l'isolation ne peut pas être ramollie ou liquéfiée; lorsque le conducteur est du type dans lequel l'isolation peut être ramollie, le container 30 contient de l'alcool ou similaire à la place de l'agent adhésif en phase liquide 24.
Les fig. 9A et 9B montrent une autre forme d'exécution du procédé de fabrication de la bobine à couches multiples selon la présente invention.
Dans ce cas, le disque 12 de la machine à bobiner, pourvu de la fente 12a, n'est pas déplacé mais, comme indiqué en fig. 9A, une pièce de distance 31, d'une épaisseur substantiellement égale au diamètre d du fil conducteur 13, est disposée au préalable sur le côté du disque 12. Puis, lorsque le conducteur 13 a été enroulé à spires jointives à partir de la périphérie intérieure du corps de bobine 11 et que le fil 14 de fin d'enroulement a été sorti à partir de la couche périphérique la plus extérieure, la pièce de distance 31 est enlevée afin de créer un espace ou intervalle 32 similaire à l'espace ou intervalle 15 de la fig. 7B, comme illustré en fig. 9B.
Il est visible que la bobine sans corps de bobine ni joues selon cette forme d'exécution est fabriquée de manière similaire à celle de la forme d'exécution précédente.
Les formes d'exécution précédentes concernent des bobines sans joues ni corps de bobine. L'invention n'est cependant pas limitée à de telles formes d'exécution, et il est aussi possible de réaliser des bobines avec ou sans joues, mais comprenant un corps de bobine.
La fig. 10 montre une forme d'exécution d'une bobine à couches multiples selon l'invention, avec joues et corps de bobine 33 intégralement moulés. Cette bobine de la fig. 10 peut être fabriquée par le procédé selon lequel l'espace 32 est créé par la pièce de distance 31, comme indiqué en fig. 9A.
La fig. 11 montre une forme d'exécution d'une bobine à couches multiples selon l'invention avec un corps de bobine 34 sans joues.
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Cette bobine peut être fabriquée soit selon le procédé dans lequel le disque 12 est déplacé par la machine à bobiner, soit par le procédé dans lequel l'espace 32 est créé par une pièce de distance 31. Le fil de l'extrémité de début d'enroulement est enroulé autour du corps 34 dans cet espace, et son extrémité 16 est sortie à partir de la couche 5 périphérique la plus extérieure de la bobine.
Comme indiqué dans les fig. 12 et 13, dans le cas d'une bobine à couches multiples sans joues, le corps de bobine 35 comprend en son centre une projection 36 ou une rainure 37 pour éviter que l'enroulement se sépare du corps de bobine. io
Comme décrit ci-dessus, puisque, selon l'invention, les fils des extrémités de début et de fin de l'enroulement de la bobine à couches multiples peuvent être sortis à partir de la partie périphérique la plus extérieure de la bobine, les avantages indiqués au début de la description sont bien réalisés. Le fil de l'extrémité de début de l'enroulement ne traverse jamais le plan de fin d'extrémité d'enroulement, ce qui permet de diminuer la largeur de l'intervalle g entre le stator et le rotor et, puisque l'extrémité de début de l'enroulement de la bobine est sortie à partir de la couche périphérique la plus extérieure de la bobine, il devient très facile de réaliser des connexions par soudage avec d'autres éléments. L'invention permet donc non seulement d'améliorer le rendement du moteur, mais aussi de faciliter les connexions des bobines du stator avec les éléments extérieurs au moteur.
La description ci-dessus concerne les formes d'exécution préférées de l'invention, mais il est clair que des variantes et modifications peuvent être apportées sans sortir de l'idée inventive à la base de la présente invention.
R
3 feuilles dessins

Claims (12)

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1. Bobine à couches multiples comprenant un conducteur (13) enroulé pour former un enroulement à couches multiples, les extrémités de début et de fin (14,16) dudit enroulement étant sorties à partir de la couche périphérique la plus extérieure dudit enroulement.
2. Bobine selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle est autoportante, sans corps de bobine.
2
REVENDICATIONS
3. Bobine selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte un corps de bobine (33, 34, 35).
4. Bobine selon la revendication 3, caractérisée par le fait que ledit corps de bobine comporte des joues.
5. Bobine selon la revendication 3, caractérisée par le fait que ledit corps de bobine comporte une projection centrale (36) à sa périphérie extérieure.
6. Bobine selon la revendication 3, caractérisée par le fait que ledit corps de bobine comporte une gorge centrale (37) à sa périphérie extérieure.
7. Bobine selon la revendication 4, caractérisée par le fait que l'isolation dudit conducteur (13) peut être ramollie.
8. Procédé de fabrication de la bobine selon la revendication 1, comprenant les étapes suivantes:
on forme un enroulement à l'aide d'un fil conducteur (13),
on forme un espace (15, 32) sur un côté d'un plan (8) d'extrémité de l'enroulement dans lequel se trouve une extrémité de début d'enroulement (I3a) dudit conducteur,
on enroule à nouveau ledit conducteur (13) dans ledit espace (15, 32), à partir de l'extrémité de début d'enroulement (13a) dudit conducteur, et on sort ensemble les fils des extrémités de début et de fin d'enroulement à partir de la couche périphérique la plus extérieure dudit enroulement.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que, dans ladite première étape de bobinage, ledit conducteur (13) est enroulé sur un corps de bobine (11) dans un espace compris entre ledit corps de bobine et un disque (12), et par le fait que ladite seconde étape de bobinage est exécutée dans un espace (15) produit entre une surface de ladite couche périphérique la plus extérieure et ledit disque (12) déplacé par rapport à ladite surface.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la grandeur du déplacement dudit disque (12) est substantiellement égale au diamètre dudit conducteur (13).
11. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que, dans ladite première étape de bobinage, ledit conducteur (13) est enroulé sur un corps de bobine (11) dans un espace produit entre ledit corps de bobine et une pièce de distance (31) montée sur un disque (12) et par le fait que ladite seconde étape de bobinage est exécutée dans un espace (32) produit par l'enlèvement de ladite pièce de distance (31) après ladite première étape de bobinage.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait que l'épaisseur de ladite pièce de distance est substantiellement égale au diamètre dudit conducteur (13).
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