EP0104986B1 - Procédé de fabrication d'un conducteur électrique émaillé à faible coefficient de frottement, et moyens de mise en oeuvre - Google Patents

Procédé de fabrication d'un conducteur électrique émaillé à faible coefficient de frottement, et moyens de mise en oeuvre Download PDF

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EP0104986B1
EP0104986B1 EP19830401788 EP83401788A EP0104986B1 EP 0104986 B1 EP0104986 B1 EP 0104986B1 EP 19830401788 EP19830401788 EP 19830401788 EP 83401788 A EP83401788 A EP 83401788A EP 0104986 B1 EP0104986 B1 EP 0104986B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
coating
wax
conductor
enamel
varnish
Prior art date
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Expired
Application number
EP19830401788
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German (de)
English (en)
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EP0104986A1 (fr
Inventor
Raymond Andre
Pierre Yves Le Tiec
Germaine Binder
Jean-Jacques Maisseu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thomson-Brandt SA
Original Assignee
Thomson-Brandt SA
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Publication date
Application filed by Thomson-Brandt SA filed Critical Thomson-Brandt SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/308—Wires with resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/303—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups H01B3/38 or H01B3/302
    • H01B3/306—Polyimides or polyesterimides

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing an enameled electrical conductor with a low coefficient of friction, a conductor resulting from this method and means for implementing this method.
  • An enamelled conductor is usually used in the manufacture of windings for electrical machines or any other electrical component.
  • the realization of these windings is often done at relatively high speeds, on automatic or semi-automatic winding machines.
  • the enamelled electrical conductor is subjected to high friction. If the enameled conductor is provided with a relatively high coefficient of friction, there is a risk of poor storage, pronounced wear of the enamel layer or rupture of this conductor, not only creating disturbances in the operation of the machines to be wound but also a change in the quality or the electrical and mechanical characteristics of the windings produced.
  • the first of these solutions consists in making the enamelled electrical conductor slippery by coating it with a film of lubricant such as paraffin, wax or oil, but the result recorded turns out to be insufficient and very irregular.
  • Another solution consists in either replacing in the conductor the enamel or the coating of usual insulating material by a coating of polyhexamethylene adipamide known under the trade name of Nylon which has a better ability to slip than that of many usual insulating materials or add a nylon overlay to an enamel conductor of the usual insulating material.
  • Nylon polyhexamethylene adipamide
  • the results obtained show that this solution brings an improvement compared to the first solution but these results remain irregular.
  • Another solution consists in coating the conductor with an enamel whose constituents of the external layers are modified by the addition of a silicone resin which form a homogeneous mixture. According to such a structure of these external layers of the enamel, an improvement is made to the coefficient of friction of the conductor. However, this improvement turns out to be insufficient.
  • the aim of the present invention is to produce an enameled electrical conductor with a low coefficient of friction and lubricated, having over its entire length a good and homogeneous sliding power which makes it excellently suitable for production, on automatic or semi-automatic winding machines operating at high speed, windings of excellent quality and consistency in their electrical and mechanical characteristics.
  • This lubricated enameled electrical conductor makes it possible to obtain good results in this production which are excellently regular. This regularity is several times greater than that of a known combination of an enamel with a good sliding coefficient such as polyhexamethylene adipamide or nylon and an external lubricant.
  • the invention makes it possible to fully preserve the temperature class of the enamel to which it is applied, such is not the case in the application of a nylon overlayer, for example.
  • the invention is particularly applicable to single layer enamelled conductors of high temperature class such as temperature classes equal to or higher than 180 ° C.
  • an exemplary embodiment is illustrated below, illustrated by an appended drawing which represents a cross-sectional view of an enameled electrical conductor with low friction and lubricated coefficient, the various parts of the conductor not being illustrated on the same scale.
  • the illustrated lubricated enameled electrical conductor 1 comprises a metallic core 2, a basic insulating enamel coating 3 and, according to an important characteristic of the invention, a finishing insulating enamel coating with internal solid lubricant 4, combined with a lubricant external in the form of a film 5.
  • the basic insulating enamel coating 3 consists of one or more layers of a conventional electrically insulating synthetic material such as a polyester, a polyesterimide, a polyvinylformal, a polyamide-imide polyurethane, an epoxy resin, an acrylic resin, a polyimide or any other enamel having good electrical insulating power and good resistance to a temperature which is usually required by the case of enameled electrical conductors.
  • a conventional electrically insulating synthetic material such as a polyester, a polyesterimide, a polyvinylformal, a polyamide-imide polyurethane, an epoxy resin, an acrylic resin, a polyimide or any other enamel having good electrical insulating power and good resistance to a temperature which is usually required by the case of enameled electrical conductors.
  • the finishing insulating enamel coating 4 consists of one or more layers of a usual electrically insulating synthetic material having good chemical and mechanical resistance, in the mass of which is incorporated a solid lubricant in particulate or granular form so that the surface of the outer layer is uniformly filled with granules 6 of this solid lubricant.
  • the entire surface of the outer layer of the finishing enamel coating 4 is provided in a relatively uniform manner with a high concentration of granules 6 of solid lubricant.
  • This internal solid lubricant consists of a lubricating substance such as a wax from the family of polyethylenes including polyethylene homopolymer, oxidized polyethylene, polyethylene with a carboxylic acid group, polyethylene with an ester group, polyethylene with an amide group, a polyvinyl ether wax, a wax. fluoropolymer, a low molecular weight polyamide wax.
  • a lubricating substance such as a wax from the family of polyethylenes including polyethylene homopolymer, oxidized polyethylene, polyethylene with a carboxylic acid group, polyethylene with an ester group, polyethylene with an amide group, a polyvinyl ether wax, a wax. fluoropolymer, a low molecular weight polyamide wax.
  • the film of liquid external lubricant 5 consists of a film of a lubricant chosen from lubricating oils, paraffins, waxes of natural or synthetic origin.
  • the sliding ability of an enameled electrical conductor can be evaluated according to a method known as the twist method, published for example, in the review “Copper Brass and Alloy” No. 126 of 1973 pages 13-18.
  • a twist is formed with two strands of the conductor whose sliding ability is to be evaluated. At one end of this twist, the end of one of the strands of the twist is attached to a fixed point, and at the opposite end of this twist, the end of the other strand of the twist is connected to a dynamometer .
  • the sliding ability of the conductor is measured by the effort required to obtain a uniform displacement of one of the strands relative to the other.
  • a regularity of the sliding ability of the conductor is evaluated by a comparison of the results of several identical measurements carried out on twists formed with other sections of this same conductor. To better illustrate the measurement results, similar measurements are made on twists formed with sections of other types of conductors, which allows a comparison to be made between the measurement results obtained.
  • the tersade is performed with a number of turns equal to 14, according to French standard NF C 26310.
  • the first column indicates the nature of the enameled conductor
  • the second column gives indications on a combination of the enamel coating of the enameled conductor of the first column and a lubricant consisting for example by a deposit of paraffin
  • the third column indicates the force evaluated in grams, necessary to obtain a uniform displacement of one of the strands of a twist with two strands compared to the other strand in the method "of the twist ”
  • the fourth column indicates the standard deviations in grams noted in a comparison of the results of ten measurements.
  • an enamelled conductor with basic enamel class H in polyesterimide and an amide imide overlay has a very poor sliding ability and requires a force of 3980 grams applied at its end to obtain its uniform displacement in measurement using the twist method.
  • a standard deviation of 187 grams from a comparison of the results of a dozen measurement operations indicates the importance of the irregularity of the gliding ability of the enamelled conductor.
  • the enamelled conductor is not or very badly suited to the production of windings on automatic or semi-automatic winding machines operating at high speed, because this irregularity creates in the operation of these machines disturbances which lead to breaks in the driver, for example.
  • This irregularity also results in irregularities in the arrangement of the conductor in the windings produced and consequently causes damaging variations in the quality and the mechanical and electrical characteristics of these windings.
  • a known combination in an enamelled conductor between an overlay of insulating material with a good sliding coefficient and an external lubricant allows in the case of a nylon overlay to reduce the force in the measurement according to the twist method, to 920 grams.
  • the irregularity in the sliding ability of the driver remains at a high level of 120 grams.
  • a new combination provided by the present invention between a base enamel of a usual electrically insulating material containing in its mass and in particular in its surface, particles or granules 6 of a solid lubricant called internal lubricant, and an external lubricant gives d after Table 1 surprising results.
  • the force applied to the end of the conductor in measurements using the twist method is reduced to 640 grams while the standard deviation which measures the irregularity of the sliding ability of the conductor falls to 30.
  • the sliding ability of the enamelled conductor lubricated according to the invention is practically regular or constant.
  • the regularity is thus four times greater than that of a known combination of an enamel of insulating material with good sliding coefficient such as polyhexamethylene adipamide or Nylon and an external lubricant.
  • this combination provided by the invention does not lead to a lowering of the initial class or index of temperature of the base enamel.
  • a method of producing the enameled enamel conductor containing particles of solid internal lubricant and combined with an external lubricant comprises placing on an metallic core 2, an enamel coating 3 in a usual insulating material, in one or more several layers, of an enamel coating 4 in a usual insulating material in the mass of which are incorporated particles or granules 6 of a solid lubricant, and of a film of a lubricant 5.
  • the particles or granules 6 of a solid lubricant such as a polyethylene wax are obtained with a hot solution of this lubricant in a solvent such as xylene, brought to a temperature higher than that of the cloud point, and added, with vigorous stirring, with a cold liquid such as xylene or any other solvent, compatible with the basic insulating material of the enamel in the form of a liquid or varnish, to obtain in this solution a precipitation of granules or particles 6 of in the range of 0.1 to 50 microns.
  • a solvent such as xylene
  • the installation on the metallic core 2 of the enamel coatings 3 and 4 comprises a coating of corresponding varnish in one or more layers followed by heat treatment to remove the solvents and crosslink the resins.
  • this heat treatment of the finishing enamel coating 4 is carried out at a temperature above 600 ° C and preferably at a temperature between 600 ° C and 700 ° C.
  • the heat treatment at this relatively high temperature makes it possible to obtain positively not only a strong rise in the particles or granules 6 on the surface of the outer layer of the finish enamel coating 4, but also a uniform rise in these particles over the whole. of the surface of this coating 4.
  • the enamelled conductor produced exists over its entire surface, a uniform and high concentration of granules or particles of solid lubricant 6.
  • a varnish constituting the enamel coating 4 containing an internal lubricant 441 grams of a polyvinyl ether wax, the melting temperature of which is 45 ° to 50 ° C, is dissolved at 120 ° C in 2800 cm 3 of xylene. To this clear and hot solution are added with vigorous stirring, 5600 cm 3 of cold xylene to obtain a suspension of vinyl ether wax, the stirring of which is maintained until the temperature drops to 25 ° C. A polyvinyl ether suspension is obtained; the particle size of the dispersion ranges from 0.1 to 100 microns. It is on average around 15 microns.
  • This dispersion is then mixed with the varnish constituting the enamel in a proportion of 0.1 to 1% of wax by weight relative to the weight of the basic insulating material of this varnish and this mixture is kept in continuous stirring until it is deposited. on the conductor fitted with its base coating 3.
  • a polyester imide resin of class or temperature index 180 made from an aromatic diacid, an acid anhydride, an aromatic diamine and polyols, one of which is trishydroxy ethyl 2 isocyanurate
  • the enameled conductor thus obtained has an unchanged temperature class or index (180).
  • This dispersion is then mixed with the varnish constituting the finishing enamel 4 at a rate of 0.1 to 1% of wax by weight relative to the weight of the basic insulating material of this varnish and this mixture is kept in continuous stirring until when deposited on the conductor provided with its base coating 3.
  • a varnish made of a polyamide imide resin made from an aromatic diacid, a dianhydride and an aromatic diisocyanate or an aromatic diamine is incorporated with constant stirring, a suspension of oxidized polyethylene wax having a melting temperature of 140 ° C. and an acid number of 28 and which is prepared d 'a manner analogous to that of the third example in a proportion such that the wax concentration is 0.25% by weight relative to the weight of the insulating material of this varnish.
  • the enameled conductor thus obtained is of class or temperature index 200.
  • a varnish consisting of a polyamide imide resin with a temperature index 210 made from an aromatic diacid, a dianhydride and an aromatic diisocyanate or an aromatic diamine, to the polyamide imide varnish is incorporated under constant stirring, a suspension of polyethylene wax comprising on its hydrocarbon chain carboxylic acid groups, with an acid number of 140 and a melting temperature of 80 ° C., prepared in a manner analogous to that of the first example by dissolution at 120 ° C. in xylene then cold precipitation, in a proportion such that the wax concentration is 0.5% by weight relative to the weight of the insulating material of this varnish.
  • a lubricating film of polyethylene wax is applied to this enameled conductor and without cooking.
  • the enameled conductor thus obtained has a temperature class or index 210.
  • base temperature index 200 obtained from a varnish consisting of a polyester resin made from aromatic diacid and polyols, one of which is tris hydroxy ethyl 2 isocyanurate, to a polyamide imide varnish similar to that of the fourth example, is incorporated under constant stirring, a suspension of homopolymer polyethylene wax having a melting temperature of 115 ° C. and prepared in a manner analogous to that of the first example in a proportion such that the wax concentration is 0 , 25% by weight relative to the weight of the insulating material of this varnish.
  • the enameled conductor thus obtained is of class or temperature index 200.
  • the means for implementing the above method include, apart from machines of known type which are not described in detail, at least in the heat treatment of the base 3 and finishing 4 enamel coatings, a convection type operating at a temperature above 600 ° C, which allows to quickly bring the enamelled conductor treated to a high temperature.
  • a rapid rise in the treatment temperature in the conductor subjected to heating makes it possible to promote a uniform and positive rise in the particles or granules of solid lubricant on the surface of the finish coating 4.
  • the means of implementing the above process can understand other known types of enamel ovens.
  • a new combination between an enamel of the usual insulating material containing particles or granules of an internal solid lubricant 6 and an external lubricant makes it possible to substantially improve the sliding ability of the conductor produced relative to the known enamelled conductor and to obtain a great consistency or good regularity of this sliding ability, especially along the lubricated enamelled conductor of the invention, described in the preceding paragraphs.
  • this permanent lubrication by solid particles of internal lubricant 6 of the enamel coating contributes to reducing or even eliminating premature wear of the insulating enamel of these conductors.

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Description

  • La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un conducteur électrique émaillé à faible coefficient de frottement, un conducteur issu de ce procédé et des moyens de mise en oeuvre de ce procédé.
  • Un conducteur émaillé est habituellement utilisé dans la fabrication des bobinages pour machines électriques ou tous autres composants électriques. La réalisation de ces bobinages se fait souvent à des vitesses relativement élevées, sur des machines à bobiner automatiques ou semi-automatiques.
  • Durant l'opération d'enroulement, le conducteur électrique émaillé est soumis à des frottements élevés. Si le conducteur émaillé est pourvu d'un coefficient de frottement relativement grand, il risque de se produire un mauvais rangement, une usure prononcée de la couche d'émail ou une rupture de ce conducteur, créant non seulement des perturbations dans le fonctionnement des machines à bobiner mais également un changement dans la qualité ou les caractéristiques électriques et mécaniques des bobinages réalisés.
  • Plusieurs solutions ont été proposées pour diminuer le coefficient de frottement des conducteurs électriques émaillés mais ces solutions connues ne donnent jusqu'à présent que des résultats médiocres et irréguliers. La qualité et les caractéristiques électriques et mécaniques des bobinages réalisés en subissent désavantageusement les conséquences.
  • La première de ces solutions consiste à rendre glissant le conducteur électrique émaillé en l'enduisant d'un film de lubrifiant tel que la paraffine, une cire ou de l'huile, mais le résultat enregistré s'avère insuffisant et très irrégulier.
  • Une autre solution consiste soit à remplacer dans le conducteur l'émail ou le revêtement en matière isolante habituelle par un revêtement en polyhexaméthylène adipamide connu sous la dénomination commerciale de Nylon qui a une meilleure aptitude au glissement que celle de beaucoup de matières isolantes habituelles soit à ajouter une surcouche de Nylon à un conducteur à émail en matière isolante habituelle. Les résultats obtenus montrent que cette solution apporte une amélioration par rapport à la première solution mais ces résultats restent irréguliers. On a essayé de pallier cet inconvénient, en lubrifiant le conducteur émaillé à surcouche en Nylon. Une amélioration supplémentaire a été ainsi enregistrée mais les résultats restent médiocres et irréguliers.
  • Une autre solution consiste à revêtir le conducteur d'un émail dont les constituants des couches externes sont modifiés par l'adjonction d'une résine silicone lesquels forment un mélange homogène. Selon une telle structure de ces couches externes de l'émail, une amélioration est apportée au coefficient de frottement du conducteur. Cependant cette amélioration se révèle insuffisante.
  • Une autre solution décrite dans l'US-A 4348460 comprend une addition d'esters d'acide gras et d'alcool gras dans une solution d'émail polyamide-imide et une application de celle-ci sur ce conducteur pour réaliser un revêtement isolant muni d'un lubrifiant interne non soluble, non réactif qui ne laisse aucune trace de sa présence dans ce revêtement dès que la température atteint 150°C. Un tel conducteur émaillé n'est pas apte à la fabrication de la plupart des bobinages électriques notamment ceux qui font partie des appareils ou machines fonctionnant à une température élevée dépassant 150°C et soumis à des vibrations qui tendent à déplacer dans ces bobinages les conducteurs entre eux et à provoquer une usure prématurée par frottement de leur émail car cet émail est déjà dépourvu de lubrifiant, à une température d'environnement de 150°C.
  • La présente invention, ayant pour but d'éviter ces inconvénients, permet de réaliser un conducteur électrique émaillé à faible coefficient de frottement et lubrifié présentant sur toute sa longueur un bon et homogène pouvoir de glissement qui le rend excellemment adapté à la réalisation, sur des machines à bobiner automatiques ou semi-automatiques fonctionnant à grande vitesse, de bobinages présentant une excellente qualité et une grande constance dans leurs caractéristiques électriques et mécaniques. Ce conducteur électrique émaillé lubrifié permet d'obtenir dans cette fabrication de bons résultats excellemment réguliers. Cette régularité est plusieurs fois supérieure à celle d'une combinaison connue d'un émail à bon coefficient de glissement telle que du polyhexaméthylène adipamide ou nylon et d'un lubrifiant externe.
  • Un autre avantage très important est que l'invention permet de conserver intégralement la classe de température de l'émail auquel elle est appliquée tel n'est pas le cas dans l'application d'une surcouche en nylon par exemple.
  • L'invention est particulièrement applicable aux conducteurs émaillés monocouches de classe de température élevée telle que les classes de température égale ou supérieure à 180°C.
  • Elle a également pour objet un procédé de réalisation de ce conducteur électrique émaillé lubrifié, et des moyens de mise en œuvre de ce procédé. Selon l'invention un procédé de fabrication d'un conducteur émaillé à faible coefficient de frottement ayant une âme métallique, au moins un revêtement d'émail électriquement isolant dans lequel est incorporé un lubrifiant interne permanent, n'entraînant pas un abaissement de l'indice initial de température de l'isolant, et une pellicule d'un lubrifiant externe, est caractérisé en ce qu'il comprend: au moins
    • - dans une phase de préparation d'un revêtement d'émail-de finition du conducteur émaillé en une matière électriquement isolante habituelle telle qu'un polyester, un polyesterimide, un polyvinyl-formal, un polyamide-imide, polyuréthane, une résine époxy, une résine acrylique, un polyimide, une incorporation dans ce revêtement, d'un lubrifiant interne permanent solide sous forme particulaire ou granulaire, constitué par une cire choisie parmi une cire de la famille des polyéthylènes, une cire de polyvinyléther, une cire de polymèrefluoré, une cire de polyamide de bas poids moléculaire, et
    • - une réalisation d'une remontée des particules ou granules de ce lubrifiant solide interne à la surface de ce revêtement d'émail de finition par un traitement thermique à une température supérieure à 600°C de préférence entre 600°C et 700°C
    • - une application sur le revêtement d'émail de finition muni de lubrifiant interne sous forme de granule ou particule, d'une pellicule d'un lubrifiant externe choisi parmi les huiles lubrifiantes, les cires d'origine naturelle ou synthétique.
  • Pour mieux faire comprendre l'invention on en décrit ci-après un exemple de réalisation illustré par un dessin ci-annexé qui représente une vue en coupe transversale d'un conducteur électrique émaillé à faible cœfficient de frottement et lubrifié, les différentes parties du conducteur n'étant pas illustrées suivant une même échelle.
  • Le conducteur électrique émaillé lubrifié illustré 1 comprend une âme métallique 2, un revêtement d'émail isolant de base 3 et selon une caractéristique importante de l'invention, un revêtement d'émail isolant de finition à lubrifiant solide interne 4, combiné avec un lubrifiant externe sous forme d'une pellicule 5.
  • Le revêtement d'émail isolant de base 3 est constituté par une ou plusieurs couches en une matière synthétique habituelle électriquement isolante telle qu'un polyester, un polyesterimide, un polyvinylformal, un polyamide-imide polyuréthane, une résine époxy, une résine acrylique, un polyimide ou tout autre émail ayant un bon pouvoir d'isolation électrique et une bonne résistance à une température qui est habituellement exigée par le cas des conducteurs électriques émaillés.
  • Le revêtement d'émail isolant de finition 4 est constitué par une ou plusieurs couches en une matière synthétique électriquement isolante habituelle ayant une bonne résistance chimique et mécanique dans la masse de laquelle est incorporé un lubrifiant solide sous forme particulaire ou granulaire de manière que la surface de la couche extérieure soit uniformément remplie de granules 6 de ce lubrifiant solide. Autrement dit la totalité de la surface de la couche extérieure du revêtement d'émail de finition 4 est pourvue d'une manière relativement uniforme d'une forte concentration de granules 6 de lubrifiant solide. Ce lubrifiant solide interne est constitué par une substance lubrifiante telle qu'une cire de la famille des polyéthylènes englobant polyéthylène homopolymère, polyéthylène oxydé, polyéthylène à groupement acide carboxylique, polyéthylène à groupement ester, polyéthylène à groupement amide, une cire de polyvinyléther, une cire polymère fluoré, une cire polyamide de bas poids moléculaire.
  • La pellicule de lubrifiant externe liquide 5 est constituée par un film d'un lubrifiant choisi parmi les huiles lubrifiantes, les paraffines, les cires d'origine naturelle ou synthétique.
  • L'aptitude au glissement d'un conducteur électrique émaillé peut être évaluée selon une méthode connues sous le nom de méthode de la torsade, publiée par exemple, dans la Revue «Cuivre Laiton et Alliage» n° 126 de 1973 pages 13-18.
  • Dans cette méthode, une torsade est formée avec deux brins du conducteur dont l'aptitude au glissement est à évaluer. A un bout de cette torsade, l'extrémité de l'un des brins de la torsade est attachée à un point fixe, et au bout opposé de cette torsade, l'extrémité de l'autre brin de la torsade est reliée à un dynamomètre. L'aptitude au glissement du conducteur est mesurée par l'effort nécessaire pour obtenir un déplacement uniforme de l'un des brins par rapport à l'autre. Une régularité de l'aptitude au glissement du conducteur est évaluée par une comparaison des résultats de plusieurs mesures identiques effectués sur des torsades formées avec d'autres tronçons de ce même conducteur. Pour mieux illustrer les réultats de mesure, des mesures analogues sont effectuées sur des torsades formées avec des tronçons d'autres types de conducteurs, ce qui permet de faire une comparaison entre les résultats de mesures obtenues.
    Figure imgb0001
  • Dans ces mesures de glissement, la tersade est réalisée avec un nombre de tours égal à 14, selon la norme française NF C 26310.
  • Dans le tableau I, à partir de la gauche, la première colonne indique la nature du conducteur émaillé, la deuxième colonne donne des indications sur une combinaison du revêtement d'émail du conducteur émaillé de la première colonne et d'un lubrifiant constitué par exemple par un dépôt de paraffine, la troisième colonne indique l'effort évalué en grammes, nécessaire pour obtenir un déplacement uniforme de l'un des brins d'une torsade à deux brins par rapport à l'autre brin dans la méthode «de la torsade», et la quatrième colonne indique les écarts types en grammes relevés dans une comparaison des résultats d'une dizaine des mesures.
  • D'après le tableau I, un conducteur émaillé à émail de base de classe H en polyesterimide et une surcouche amide imide présente une très mauvaise aptitude au glissement et exige un effort de 3980 grammes appliqué à son extrémité pour obtenir son déplacement uniforme dans la mesure selon la méthode de la torsade. Un écart type de 187 grammes provenant d'une comparaison des résultats d'une dizaine d'opérations de mesures indique l'importance de l'irrégularité de l'aptitude au glissement du conducteur émaillé. Quand cette irrégularité est grande, le conducteur émaillé n'est pas ou très mal adapté à la réalisation de bobinages sur des machines à bobiner automatiques ou semi-automatiques fonctionnant à grande vitesse, car cette irrégularité crée dans le fonctionnement de ces machines des perturbations qui se traduisent par des ruptures du conducteur par exemple. Cette irrégularité se traduit également par des irrégularités de rangement du conducteur dans les bobinages réalisés et entraine par conséquent des variations dommageables dans la qualité et les caractéristiques mécaniques et électriques de ces bobinages.
  • Une combinaison connue dans un conducteur émaillé entre un émail constitué par un émail de base de classe H en polyester imide et une surcouche amide imide à mauvais coefficient de glissement et un lubrifiant liquide externe permet d'abaisser l'effort appliqué à son extrémité à 3360 grammes dans une mesure selon la méthode de la torsade. Cependant l'irrégularité dans l'aptitude au glissement du conducteur lubrifié est par contre passée à 374 grammes. Cette grande irrégularité entraine des graves conséquences déjà rappelées dans un paragraphe précédent.
  • La solution connue qui consiste à ajouter une surcouche en Nylon à un conducteur émaillé à émail de base de classe H en polyesterimide permet de baisser l'effort appliqué à son extrémité dans une mesure selon la méthode de la torsade, jusqu'à 1800 grammes, mais ne permet pas de résoudre le problème d'irrégularité dans l'aptitude au glissement du conducteur car cette irrégularité se situe à un niveau nettement trop élevé qui est de 210 grammes. En outre, cette surcouche de nylon appliquée sur l'émail de base abaisse systématiquement la classe initiale de température de cet émail de base.
  • Une combinaison connue dans un conducteur émaillé entre une surcouche en matière isolante à bon coefficient de glissement et un lubrifiant externe permet dans le cas d'une surcouche en Nylon de faire descendre l'effort dans la mesure selon la méthode de la torsade, à 920 grammes. Par contre l'irrégularité dans l'aptitude au glissement du conducteur reste à un niveau élevé de 120 grammes.
  • Un conducteur émaillé à émail en Nylon et lubrifié tout en constituant une amélioration certaine reste insuffisamment adapté à la réalisation de bobinages sur machines à bobiner fonctionnant à grande vitesse.
  • Une combinaison nouvelle apportée par la présente invention, entre un émail de base en une matière électriquement isolante habituelle renfermant dans sa masse et notamment dans sa surface, des particules ou granules 6 d'un lubrifiant solide apelé lubrifiant interne, et un lubrifiant externe donne d'après le tableau 1 des résultats surprenants. L'effort appliqué à l'extrémité du conducteur dans les mesures selon la méthode de la torsade se réduit à 640 grammes tandis que l'écart type qui mesure l'irrégularité de l'aptitude au glissement du conducteur tombe à 30.
  • L'aptitude au glissement du conducteur émaillé lubrifié selon l'invention est pratiquement régulière ou constante. La régularité est ainsi quatre fois supérieure à celle d'une combinaison connue d'un émail en matière isolante à bon coefficient de glissement telle que du polyhexaméthylène adipamide ou Nylon et d'un lubrifiant externe. En outre cette combinaison apportée par l'invention n'entraîne pas un abaissement de la classe ou indice initiale de température de l'émail de base.
  • Un procédé de réalisation du conducteur émaillé à émail renfermant des particules de lubrifiant interne solide et combiné avec un lubrifiant externe comprend une mise en place sur une âme métallique 2, d'un revêtement d'émail 3 en une matière isolante habituelle, en une ou plusieurs couches, d'un revêtement d'émail 4 en une matière isolante habituelle dans la masse de laquelle sont incorporées des particules ou granules 6 d'un lubrifiant solide, et d'une pellicule d'un lubrifiant 5.
  • Dans ce procédé les particules ou granules 6 d'un lubrifiant solide tel qu'une cire de polyéthylène sont obtenues avec une solution chaude de ce lubrifiant dans un solvant tel que du xylène, porté à une température supérieure à celle du point de trouble, et additionnée, sous forte agitation, avec un liquide froid tel que le xylène ou tout autre solvant, compatible avec la matière isolante de base de l'émail sous forme de liquide ou vernis, pour obtenir dans cette solution une précipitation de granules ou particules 6 de l'ordre de 0,1 à 50 microns.
  • La mise en place sur l'âme métallique 2 des revêtements d'émail 3 et 4 comprend une enduction de vernis correspondant en une ou plusieurs couches suivie d'un traitement thermique pour éliminer les solvants et réticuler les résines.
  • Selon une caractéristique importante, ce traitement thermique du revêtement d'émail de finition 4 est réalisé à une température supérieure à 600°C et de préférence à une température située entre 600°C et 700°C. Le traitement thermique à cette température relativement élevée permet d'obtenir positivement non seulement une forte remontée des particules ou granules 6 à la surface de la couche extérieure du revêtement d'émail de finition 4, mais également une remontée uniforme de ces particules sur la totalité de la surface de ce revêtement 4. Il en résulte que dans le conducteur émaillé réalisé, existe sur l'ensemble de sa surface, une concentration uniforme et forte de granules ou particules de lubrifiant solide 6.
  • Dans un premier exemple type, de préparation d'un vernis constituant le revêtement d'émail 4 contenant un lubrifiant interne, 441 grammes d'une cire de polyvinyl éther, dont la températur de fusion est de 45° à 50°C, est dissoute à 120°C dans 2800 cm3 de xylène. A cette solution limpide et chaude sont ajoutés sous forte agitation, 5600 cm3 de xylène froid pour obtenir une suspension de cire de vinyléther dont l'agitation est maintenue jusqu'à ce que la température tombe à 25°C. Une suspension de polyvinyl éther est obtenue; la taille des particules de la dispersion s'échelonne de 0,1 à 100 microns. Elle est en moyenne de l'ordre de 15 microns. Cette dispersion est ensuite mélangée au vernis constituant l'émail à raison de 0,1 à 1% de cire en poids par rapport au poids de la matière isolante de base de ce vernis et ce mélange est maintenu en agitation continue jusqu'à son dépôt sur le conducteur muni de son revêtement de base 3.
  • Dans un deuxième exemple de préparation d'un vernis constituant le revêtement d'émail 4 en deux couches contenant un lubrifiant interne et appliqué par exemple sur un conducteur de cuivre 0,58 mm muni d'un revêtement d'émail de base 3 formé en 6 couches d'un vernis constitué d'une résine polyester imide de classe ou d'indice de température 180, fabriquée à partir d'un diacide aromatique, d'un anhydride acide, d'une diamine aromatique et de polyols dont l'un est le trishydroxy éthyl 2 isocyanurate, au vernis polyester imide est incorporée sous agitation constante, une suspension de cire de polyvinyl éther du premier exemple dans une proportion telle que la concentration de cire soit de 1% en poids par rapport au poids de la matière isolante de ce vernis.
  • A la sortie du four d'émaillage est appliqué sur ce conducteur émaillé et sans cuisson, un film lubrifiant à base de cire d'abeille.
  • Le conducteur émaillé ainsi obtenu, possède une classe ou indice de température inchangée (180).
  • Dans un troisième exemple de préparation d'un vernis constituant le revêtement 4 d'émail de finition, 441 grammes d'une cire de plyéthylè- ne oxydé est dissoute à 120°C dans 2800 cm3 de xylène. A cette solution limpide et chaude sont ajoutés sous forte agitation, 5600 cm3 de xylène froid pour obtenir une suspension de cire de polyéthylène dont l'agitation est maintenue jusqu'à ce que la température tombe à 25°C. Une suspension de polyéthylène oxydé stable est obtenue, la taille moyenne des particules de la dispersion est de l'ordre de 15 microns. Cette dispersion est ensuite mélangée au vernis constituant l'émail de finition 4 à raison de 0,1 à 1% de cire en poids par rapport au poids de la matière isolante de base de ce vernis et ce mélange est maintenu en agitation continue jusqu'à son dépôt sur le conducteur muni de son revêtement de base 3.
  • Dans un quatrième exemple de préparation d'un vernis constituant le revêtement d'émail 4 en deux couches contenant un lubrifiant interne et appliqué par exemple sur un conducteur de cuivre de 0,58 mm muni d'un revêtement d'émail de base 3 formé en 6 couches d'un vernis constitué d'une résine polyester imide d'indice de température 200 analogue à celui de l'exemple 2, à un vernis constitué d'une résine polyamide imide fabriquée à partir d'un diacide aromatique, d'un dianhydride et d'un diisocyanate aromatique ou d'une diamine aromatique, est incorporée sous agitation constante, une suspension de cire de polyéthylène oxydé possédant une température de fusion de 140°C et un indice d'acide de 28 et qui est préparée d'une manière analogue à celle du troisième exemple dans une proportion telle que la concentration de cire soit de 0,25% en poids par rapport au poids de la matière isolante de ce vernis.
  • A la sortie du four d'émaillage est appliqué sur ce conducteur émaillé et sans cuisson un film lubrifiant de paraffine.
  • Le conducteur émaillé ainsi obtenu est de classe ou d'indice de température 200.
  • Dans un cinquième exemple de préparation d'un vernis constituant le revêtement d'émail 4 en deux couches contenant un lubrifiant interne et appliqué par exemple sur un conducteur de cuivre de 0,58 mm muni d'un revêtement de base 3 formé en 6 couches d'un vernis constitué d'une résine polyamide imide d'un indice de température 210 fabriqué à partir d'un diacide aromatique, d'un dianhydride et d'un diisocyanate aromatique ou d'une diamine aromatique, au vernis polyamide imide est incorporée sous agitation constante une suspension de cire de polyéthylène comportant sur sa chaîne hydrocarbonée des groupements acides carboxyliques, d'un indice d'acide de 140 et une température de fusion de 80°C, préparée d'une manière analogue à celle du premier exemple par dissolution à 120°C dans du xylène puis précipitation à froid, dans une proportion telle que la concentration de cire soit de 0,5% en poids par rapport au poids de la matière isolante de ce vernis.
  • A la sortie du four d'émaillage est appliqué sur ce conducteur émaillé et sans cuisson un film lubrifiant de cire de polyéthylène.
  • Le conducteur émaillé ainsi obtenu possède une classe ou indice de température 210. Dans un sixième exemple de préparatiqn d'un vernis constituant le revêtement d'émail 4 en deux couches contenant un lubrifiant interne et appliqué par exemple sur un conducteur de cuivre de 0,58 mm on applique de façon connue par exemple en 6 couches un émail de base d'indice de température 200 obtenu à partir d'un vernis constitué d'une résine polyester fabriquée à partir de diacide aromatique et de polyols dont l'un est le tris hydroxy éthyl 2 isocyanurate, à un vernis polyamide imide analogue à celui du quatrième exemple, est incorporée sous agitation constante, une suspension de cire de polyéthylène homopolymère possédant une température de fusion de 115°C et préparée d'une manière analogue à celle du premier exemple dans une proportion telle que la concentration de cire soit de 0,25% en poids par rapport au poids de la matière isolante de ce vernis.
  • A la sortie du four d'émaillage est appliqué sur ce conducteur émaillé et sans cuisson, un film lubrifiant d'huile minérale.
  • Le conducteur émaillé ainsi obtenu est de classe ou indice de température 200.
  • Les moyens de mise en oeuvre du procédé ci-dessus comprennent en-dehors des machines de type connu qui ne sont pas décrites en détail, au moins dans le traitement thermique des revêtements d'émail de base 3 et de finition 4, un four de type à convection fonctionnant à une température supérieure à 600°C, qui permet de porter rapidement le conducteur émaillé traité à une température élevée. Une remontée rapide de la température de traitement dans le conducteur soumis au chauffage permet de favoriser une remontée uniforme et positive des particules ou granules de lubrifiant solide à la surface de revêtement de finition 4. Les moyens de mise en oeuvre du procédé ci-dessus peuvent comprendre d'autres types connus de fours à émailler.
  • Une combinaison nouvelle entre un émail en matière isolante habituelle renfermant des particules ou granules d'un lubrifiant solide interne 6 et un lubrifiant externe permet d'améliorer substantiellement l'aptitude au glissement du conducteur réalisé par rapport au conducteur émaillé connu et d'obtenir une grande constance ou une bonne régularité de cette aptitude au glissement, surtout le long du conducteur émaillé lubrifié de l'invention, décrit dans les paragraphes précédents.
  • Le lubrifiant interne solide sous forme de particules ou granules 6 qui ne s'évapore pas donne une lubrification permanente au conducteur émaillé en présence ou en absence de sa pellicule de lubrifiant externe liquide 5. Dans un bobinage soumis aux vibrations mécaniques ou aux forces électromagnétiques qui tendent à déplacer les conducteurs entre eux, cette lubrification permanente par des particules solides de lubrifiant interne 6 du revêtement d'émail contribue à diminuer voire éliminer l'usure prématurée de l'émail isolant de ces conducteurs.

Claims (14)

1. Procédé de fabrication d'un conducteur émaillé à faible coefficient de frottement ayant une âme métallique (2), au moins un revêtement d'émail électriquement isolant dans lequel est incorporé un lubrifiant interne permanent, n'entraînant pas un abaissement de l'indice initial de température de l'isolant, et une pellicule d'un lubrifiant externe, caractérisé en ce qu'il comprend: au moins
- dans une phase de préparation d'un revêtement d'émail de finition (4) du conducteur émaillé en une matière électriquement isolante habituelle telle qu'un polyester, un polyesterimide, un polyvinyl-formal, un polyamide-imide, polyuréthane, une résine époxy, une résine acrylique, un polyimide, une incorporation dans ce revêtement, d'un lubrifiant interne permanent solide sous forme particulaire ou granulaire (6), constitué par une cire choisie parmi une cire de la famille des polyéthylènes, une cire de polyvinyléther, une cire de polymèrefluoré, une cire de polyamide de bas poids moléculaire, et
- une réalisation d'une remontée des particules ou granules de ce lubrifiant solide interne (6) à la surface de ce revêtement d'émail de finition (4) par un traitement thermique à une température supérieure à 600°C de préférence entre 600°C et 700°C
- une application sur le revêtement d'émail de finition (4) muni de lubrifiant interne sous forme de granule ou particule, d'une pellicule d'un lubrifiant externe choisi parmi les huiles lubrifiantes, les cires d'origine naturelle ou synthétique.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend dans la préparation d'un revêtement d'émail de finition (4) du conducteur émaillé, une incorporation dans la solution ou vernis formant le revêtement d'émail de finition
(4), d'une cire de la famille des polyéthylènes choisie parmi celle de polyéthylène homopolymère, polyéthylène oxydé, polyéthylène à groupement acide carboxylique, polyéthylène à groupement ester, polyéthylène à groupement amide.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend dans la préparation d'un revêtement d'émail de finition (4) muni d'un lubrifiant interne permanent solide, du conducteur émaillé
- une dissolution de 441 grammes d'une cire polyvinyl éther, à température de fusion de 45°C à 50°C, dans 2800 cm3 de xylène à 120°C,
- une addition de 5600 cm3 de xylène froid dans cette solution chaude, sous une forte agitation maintenue jusqu'à ce que la température de cette solution tombe à 25°C, pour obtenir une suspension de particules ou granules de cire polyvinyléther de taille de 0,1 à 100 microns, et
- un mélange avec une solution ou vernis constituant le revêtement d'émail de finition (4), de cette dispersion de particules ou granules de cire polyvinyléther à raison de 0,1 à 1% de cire en poids par rapport au poids de la matière isolante de base de ce vernis, ce mélange étant maintenu en agitation continue jusqu'à son dépôt comme revêtement d'émail de finition (4).
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend dans la préparation et la mise en place d'un revêtement d'émail de finition (4) muni d'un lubrifiant interne permanent solide, du conducteur émaillé,
- un mélange sous une agitation constante avec une solution ou vernis polyester imide, d'une dispersion de particules ou granules de cire de polyvinyléther à raison de 1% de cire en poids par rapport au poids de polyester imide de ce vernis, et
- une application en deux couches de ce mélange sur un conducteur muni d'un revêtement d'émail de base (3) formé en six couches d'un vernis constitué par une résine polyester imide fabriquée à partir d'un diacide aromatique, d'un anhydride acide, d'une diamine aromatique et de polyols dont l'un est le trishydroxy-èthyl-2-isocyanurate, pour constituer un revêtement d'émail de finition (4) de ce conducteur.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend dans la préparation d'un revêtement d'émail de finition (4) muni d'un lubrifiant interne permanent solide du conducteur émaillé,
- une dissolution de 441 grammes de cire polyéthylène oxydé dans 2800 cm3 de xylène à 120°C,
- une addition de 5600 cm3 de xylène froid dans cette solution chaude, sous une forte agitation, maintenue jusqu'à de que la température de cette solution tombe à 25°C, pour obtenir une suspension stable de particules ou granules de cire de polyéthylène oxydé, de taille de l'ordre de 15 microns, et
- un mélange avec une solution ou vernis constituant le revêtement d'émail de finition (4), de cette dispersion de particules ou granules de cire polyéthylène oxydé à raison de 0,1 à 1% de cire en poids par rapport au poids de la matière isolante de base de ce vernis, ce mélange étant maintenu en agitation continue jusqu'à son dépôt comme revêtement d'émail de finition (4).
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend dans la préparation et la mise en place d'un revêtement d'émail de finition (4) muni d'un lubrifiant interne permanent solide, du conducteur émaillé,
- un mélange sous une agitation constante avec une solution ou vernis polyamide imide, d'une dispersion de particules ou granules de cire de polyéthylène oxydé possédant une température de fusion de 140°C et un indice d'acide de 28, à raison de 0,25% de cire en poids par rapport au poids de polyamide imide de ce vernis, et
- une application en deux couches de ce mélange sur un conducteur muni d'un revêtement de base (3) formé de six couches d'un vernis constitué par une résine polyester imide, pour constituer un revêtement d'émail de finition (4) de ce conducteur.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend dans la préparation d'un revêtement d'émail de finition (4) muni d'un lubrifiant interne permanent solide, du conducteur émaillé,
- une dissolution de 441 grammes d'une cire de polyéthylène comportant sur sa chaîne hydrocarbonée des groupements acides carboxyliques, dans 2800 cm3 de xylène à 120°C,
- une addition de 5600 cm3 de xylène froid dans cette solution chaude, sous une forte agitation maintenue jusqu'à ce que la température de cette solution tombe à 25°C, pour obtenir une suspension de particules ou granules de cire de polyéthylène à groupements acides carboxyliques,
- un mélange avec une solution ou vernis constituant le revêtement d'émail de finition (4), de cette dispersion de particules ou granules de cire de polyéthylène à groupements acides carboxyliques à raison de 0,5% de cire en poids par rapport au poids de la matière isolante de base de ce vernis, ce mélange étant maintenu en agitation continue jusqu'à son dépôt comme revêtement d'émail de finition (4).
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend dans la préparation et la mise en place d'un revêtement d'émail de finition (4) muni d'un lubrifiant interne permanent solide, du conducteur émaillé,
- un mélange sous une agitation constante avec une solution ou vernis polyamide imide, d'une dispersion de particules ou granules de cire de polyéthylène à groupements acides carboxyliques d'un indice d'acide de 140 et d'une température de fusion de 80°C à raison de 0,5% de cire en poids par rapport au poids de polyamide imide de ce vernis, et
- une application en deux couches de ce mélange sur un conducteur muni d'un revêtement d'émail de base (3) formé en six couches d'un vernis constitué par une résine polyamide imide fabriqué à partir d'un diamide aromatique, d'un dianhydride et d'un diisocyanate aromatique ou d'une diamine aromatique pour constituer un revêtement d'émail de finition (4) de ce conducteur.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend dans la préparation d'un revêtement d'émail de finition (4) muni d'un lubrifiant interne permanent solide, du conducteur émaillé,
- une dissolution de 441 grammes d'une cire de polyéthylène homopolymère, dans 2800 cm3 de xylène à 120°C,
- une addition de 5600 cm3 de xylène froid dans cette solution chaude, sous une forte agitation maintenue jusqu'à ce que la température de cette solution tombe à 25°C pour obtenir une suspension de particules ou granules de cire de polyéthylène homopolymère, et
- un mélange avec une solution ou vernis constituant le revêtement d'émail de finition (4), de cette dispersion de particules ou granules de cire de polyéthylène homopolymère à raison de 0,25% de cire en poids par rapport au poids de la matière isolante de base de ce vernis, ce mélange étant maintenu en agitation continue jusqu'à son dépôt comme revêtement d'émail de finition (4).
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend dans la préparation et la mise en place d'un revêtement d'émail de finition (4) muni d'un lubrifiant interne permanent solide du conducteur émaillé,
- un mélange sous une agitation constante avec une solution ou vernis polyamide imide, d'une dispersion de particules ou granules de cire de polyéthylène homopolymère possédant une température de fusion de 115°C, à raison de 0,25% de cire en poids par rapport au poids de polyamide imide de ce vernis, et
- une application en deux couches de ce mélange sur un conducteur muni d'un revêtement d'émail de base (3) formé en six couches d'un vernis constitué par une résine polyester fabriquée à partir de diamide aromatique et de polyols dont l'un est le trishydroxyéthyl-2-isocyanurate pour constituer un revêtement d'émail de finition (4) de ce conducteur.
11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend, un traitement thermique du revêtement d'émail de finition (4) muni de particules ou granules (6) d'un lubrifiant interne permanent solide du conducteur émaillé dans un four à convection fonctionnant à une température supérieure à 600°C.
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