ITMI20001878A1 - Bobine sottili per elettromagneti, e relativi metodi e dispositivi per produrle - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo:

"Bobine sottili per elettromagneti, e relativi metodi e dispositivi per produrle"

Campo dell'invenzione.

La presente invenzione si riferisce a bobine sottili a doppio strato, per la generazione di campi magnetici, e a metodi e dispositivi per la loro produzione.

In particolare si riferisce a bobine per la costruzione di magneti correttori per acceleratori di particelle atomiche e subatomiche.

Tecnica anteriore

Nel seguito, per bobine sottili a doppio strato di filo si intenderanno bobine costituite da un insieme filiforme costituito da uno o più conduttori (riuniti in un fascio, in un trefolo o sovrapposti tra loro) avvolto in due spirali le quali si sviluppano in modo da formare uno strato inferiore e uno strato superiore della bobina, sovrapposti, di spessore limitato e planari oppure variamente incurvati; per brevità di dizione, "filo” è da intendersi come in generale “conduttore filiforme”. Bobine del tipo sopra indicato sono utilizzate per esempio per la realizzazione di elettromagneti che correggono l’andamento delle linee di flusso magnetico ai margini dei tubi di contenimento magnetico di acceleratori di particelle atomiche e subatomiche. Per queste applicazioni esse vengono generalmente realizzate con fili di materiale superconduttore (per esempio leghe di Rame-Niobio-Titanio), e spesso sezioni di filo di pochi millimetri quadri sono percorse da correnti di diverse centinaia di Ampere (per esempio 700 A); esse sono quindi soggette a forti sollecitazioni meccaniche di origine magnetica, le quali hanno tra i loro effetti la tendenza a disfare e svolgere la bobina, il che implica una serie di esigenze nel loro progetto e realizzazione: tali bobine infatti devono essere realizzate con un avvolgimento del filo molto ordinato, compatto e con tolleranze geometriche molto strette in modo da aumentare la coesione della bobina e la sua resistenza all'essere svolta dalle forze suddette, oltre che l'uniformità e alla regolarità del campo magnetico da esse generato.

Per questo vengono usati generalmente fili di superconduttori di sezione rettangolare, con la quale si riduce al minimo lo spazio tra i diversi fili della bobina massimizzandone il riempimento e la resistenza alle sollecitazioni di origine elettromagnetica.

Nella produzione di tali bobine superconduttrici è inoltre importante eliminare la presenza di bolle d'aria incluse nella resina sintetica in cui la bobina è annegata: spesso a tali bolle corrispondono irregolarità nel campo magnetico indotto, o zone in cui addirittura, per un imperfetto raffreddamento (per esempio con un bagno di azoto o elio liquidi), il materiale del filo perde le caratteristiche di superconduttività e torna a comportarsi come un conduttore normale.

Finora erano note bobine a più strati, prodotte secondo metodi di avvolgimento manuali o semimanuali estremamente lenti, poco ripetibili e molto difficilmente automatizzabili; le bobine così ottenute presentavano grandi tolleranze dimensionali e irregolarità della forma delle loro estremità difficilmente eliminabili. Inoltre, la complessa geometria del loro avvolgimento si traduceva anche in irregolarità e dissimmetrie del campo magnetico da esse generato -fatto ulteriormente aggravato dalla scarsa ripetibilità dei metodi di produzione non automatici.

Sono stati anche provati vari metodi secondo cui spire planari di filo venivano successivamente incurvate deformandole; un inconveniente a loro comune è comunque la scarsa resistenza alle forze di svolgimento delle spire, che risultavano poco compattate e incastrate tra loro, nonché la facilità con cui le spire potevano essere danneggiate dall'operazione di piegatura successiva.

Alla luce di quanto detto sopra, un problema tecnico alla base della presente invenzione è il superamento degli inconvenienti sopra citati con riferimento alla tecnica nota, in particolare la definizione di bobine per elettromagneti con fili semiconduttori, aventi una geometria semplificata, una elevata precisione dimensionale, un elevato compattamento e incastramento reciproco delle spire, e che siano allo stesso tempo producibili con un processo facilmente automatizzabile.

Questo problema è risolto secondo l'invenzione da una bobina avente le caratteristiche secondo la Rivendicazione 1.

Un altro problema tecnico alla base della presente invenzione è la definizione di un metodo per la produzione delle bobine anzidette, sia piane che curve, ed è risolto da un metodo avente le caratteristiche indicate nella Rivendicazione 7.

Un ulteriore problema tecnico alla base della presente invenzione è la definizione di dispositivi automatici o facilmente automatizzabili per la produzione in serie di bobine sottili secondo il metodo anzidetto, permettendo di implementarlo efficacemente.

Questo secondo problema è risolto, secondo un altro aspetto del presente trovato, da due dispositivi aventi le caratteristiche indicate nella Rivendicazioni 14 e 26.

Un ulteriore problema tecnico alla base della presente invenzione è la definizione di un’attrezzatura di finizione delle bobine precedentemente definite che riduca il tempo ciclo totale per la produzione delle bobine stesse, riducendo allo stesso tempo r consumi energetici richiesti per la fabbricazione.

Questo problema tecnico è risolto dai metodi aventi le caratteristiche indicate nelle Rivendicazioni 39-42, con l'ausilio delle attrezzature per la reticolazione della resina sintetica in essi definite.

Ulteriori vantaggi conseguibili con i procedimenti e i dispositivi secondo la presente invenzione ,_oltre alla soluzione dei problemi sopra elencati, sono l'ottenimento di bobine dalla geometria molto semplice e regolare, che riduce le dissimmetrie e le irregolarità dei flussi magnetici da esse generati -caratteristica essenziale per dei magneti correttori; un altro vantaggio è il fatto di riuscire ad avvolgere bobine con un numero di spire corrispondente a un angolo sotteso (o angolo di avvolgimento) a= 120°, il che permette la realizzazione di tripoli magnetici con tre sole bobine sottili, obiettivo tecnicamente non realizzabile in base all’arte precedentemente nota. Il metodo come precedentemente caratterizzato risulta facilmente automatizzabile e permette l’ottenimento di bobine dimensionalmente molto precise, molto compatte e con i fili delle varie spire efficacemente compattati e incastrati tra loro, e quindi molto resistenti alla tendenza delle forze magnetiche a svolgere la bobina. Elenco delle figure

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione che segue, dì un esempio dì realizzazione di una bobina sottile a doppio strato secondo il presente trovato, e di alcuni esempi di realizzazione di metodi e apparecchiature per la loro produzione, fatti con riferimento ai disegni allegati, dati a titolo indicativo e non limitativo, di cui

le Figure 1a-e sono la rappresentazione schematica di un tipo di bobina multistrato secondo l'attuale stato della tecnica;

le Figure 2a-c rappresentano un esempio di bobina sottile a doppio strato secondo un aspetto del presente trovato; la Figura 2c rappresenta una sezione longitudinale della bobina di Figura 2a secondo il piano meridiano A-A; la Figura 2c rappresenta una sezione trasversale della bobina di Figura 2a secondo il piano B-B;

le Figure 2d e 2e rappresentano sezioni trasversali di una bobina analoga a quella di Figura 2a, ma con differenti forme della sezione trasversale;

la Figura 2f rappresenta una sezione trasversale di una bobina analoga a quella di Figura 2a, avente però le sezioni dei fili orientate diversamente;

la Figura 3 rappresenta uno schema elettrico della bobina di Figura 2a: le Figure 3a e 3b sono una rappresentazione schematica ingrandita di una sezione trasversale di una bobina sottile del tipo di Figura 2a;

le Figure 4a, 4b, 4c rappresentano schematicamente un esempio di bobina sottile a doppio strato e doppia curvatura;

la Figura 4d mostra una vista tridimensionale di un esempio di realizzazione di un dispositivo per ia produzione di bobine sottili del tipo di Figura 2a;

la Figura 5 mostra una vista laterale secondo la direzione C del dispositivo di Figura 4d;

le Figure 6a-b-c sono rappresentazioni schematiche per la comprensione di un principio cinematico soggiacente al dispositivo di Figura 4;

la Figura 7 mostra schematicamente il sottogruppo navetta del dispositivo di Figura 4;

le Figure 8 e 8a mostrano il sottogruppo supporto basculante appartenente al sottogruppo di Figura 7;

la Figura 8b rappresenta una vista schematica laterale dei sottogruppi supporto basculante mezzi di serraggio appartenenti al sottogruppo di Figura 7;

le Figure 9, 9a-b-d rappresentano schematicamente viste e sezioni di un'anima interna della bobina sottile di Figura 2a;

la Figura 9c rappresenta una sezione trasversale di un’anima interna analoga a quella delle Figure 9, 9a-b-d, ma avente sezione trasversale non incurvata;

le Figure 9e-f sono una rappresentazione semplificata di due giaciture estreme (teoriche) che le sezioni trasversali rettangolari di filo potrebbero assumere durante l’avvolgimento dì una bobina sottile di Figura 2a;

le Figure 9g-h rappresentano schematicamente due possibilità di realizzazione del fianchi dell’anima interna delle Figure 9, 9a-b-d;

la Figura 9m mostra schematicamente una ganascia appartenente ai mezzi di serraggio di Figura 8b;

la Figura 9n mostra un pellicolare della ganascia di Figura 9m;

la Figura 10 mostra in dettaglio uno dei carrelli del dispositivo di Figura 4d;

la Figura 11 mostra un esploso con alcuni componenti del dosatore di resina appartenente al carrello di Figura 10;

le Figure 12-16 mostrano alcuni istanti di una sequenza di bobinatura con il dispositivo di Figura 4d;

le Figure 17 e 18 rappresentano schematicamente rispettivamente una vista laterale e dall'alto di un secondo dispositivo per l’avvolgimento delle bobine sottili del tipo di Figura 2a;

le Figure 19, 20a-b, 21a-b rappresentano schematicamente alcune varianti di realizzazione del dispositivo delle Figure 17-18;

le Figure 22, 22a-e rappresentano schematicamente alcuni istanti di una sequenza di avvolgimento di bobine sottili del tipo di Figura 2a con il dispositivo delle Figure 17e 18;

la Figura 23 rappresenta una vista laterale di un'attrezzatura per la finitura delle bobine sottili a doppio strato del tipo di Figura 2a;

la Figura 24 mostra schematicamente una ganascia ausiliaria utilizzata per la finizione di bobine sottili dei tipo di Figura 2a con l’attrezzatura di Figura 23;

la Figura 25 mostra lo schema elettrico di una bobina sottile multistrato ottenuta con un procedimento di bobinatura analogo a quello per avvolgere le bobine sottili a doppio strato di Figura 2a.

Descrizione dettagliata

Nella seguente descrizione con “filo conduttore” o più semplicemente "filo” si deve intendere un qualsiasi conduttore elettrico filiforme, formato da uno o più fili semplici, variamente affiancati (vedi Figure 9g, 9h, 25), ritorti o intrecciati tra loro, di materiale non necessariamente metallico, e che presenti caratteristiche di plasticità e resistenza meccanica tali da permettere le operazioni nel seguito descritte. Il materiale può essere sia elettricamente conduttivo che superconduttivo.

Nelle Figure 1a-1e è rappresentato un esempio di bobina multistrato secondo lo stato della tecnica nota.

la Figura 1a è una vista tridimensionale di una bobina multistrato, parzialmente avvolta: il filo 2 viene avvolto sempre nello stesso senso attorno all’anima interna 6, che presenta una forma svasata.

Come visibile in Figura 1b, che è una vista secondo la direzione A della bobina di Figura 1a, in prossimità del punto dove i due capi della spira si congiungono, manualmente (per esempio con una pinza) un capo del filo viene deformato in modo da far passare il filo 2 dallo strato di spire inferiore S1<1 >a quello S2<1 >immediatamente superiore (dove il pedice indica la progressione di strati in senso radiale all’anima interna 6, e l'apice la progressione di strati in senso longitudinale all’anima interna 6). Il procedimento viene ripetuto n volte per gli n strati della bobina. Raggiunto lo strato superiore Sn<1 >(Figura 1 c), si ripete il procedimento avvolgendo altre n spire dallo strato superiore Ss<2 >a quello inferiore S-i<2>, eseguendo n piegature manuali (Figure 1d ed 1e, che rappresentano delle viste della bobina di Figura 1a secondo la direzione B, opposta alla direzione A). La necessità di eseguire le n pieghe 600 in ogni strato S<k >nasce dal fatto che, affinché la bobina generi un campo magnetico con linee di flusso il più possibile parallele all’asse della bobina stessa, le spire devono essere il più possibile orizzontali (perpendicolari a detto asse): in questo modo le irregolarità nelle linee di flusso vengono limitate alla zona dove si trovano tutte le pieghe 600; non risulta altresì conveniente avvolgere le spire con un’inclinazione costante, come nell’elica più comune.

Tale metodo di avvolgimento risulta estremamente lento, poco ripetibile e molto difficilmente automatizzabile: infatti le pieghe 600 vengono fino ad oggi eseguite con metodi manuali o semimanuali: inoltre le bobine con esso ottenute presentano grandi tolleranze dimensionali e non si riesce a eliminare da esse le sporgenze 601 della pieghe 600 degli strati superiori S„<k>. Inoltre, questo metodo di avvolgimento presenta altri inconvenienti per esempio quando viene usata un'anima interna a fianchi svasati: infatti durante l'avvolgimento delle spire nella direzione in cui la svasatura dell'anima si restringe, le spire per effetto della conicità tendono a essere spinte verso il vertice V della conicità (Figura 1d), per cui si rendono necessarie complicate controsagome di compattamento delle spire. Per contro tale metodo permette di produrre bobine anche con 10-20 strati S <k >(ovvero i, k= anche 10-20).

Nelle Figure 2a,2b,2c è rappresentato un esempio di bobina sottile 1 oblunga e a doppio strato, secondo un aspetto della presente invenzione. I due capi 2 e 3 rispettivamente dello strato superiore 4 e inferiore 5 della bobina 1 sono avvolti attorno a un’anima interna 6, che serve per la formatura iniziale della bobina ed eventualmente per il suo successivo fissaggio. I lati maggiore 7 e minore 8 della bobina hanno lunghezze molto maggiori dello spessore complessivo Swind dei due strati sovrapposti.

La Figura 2b è una sezione trasversale della bobina 1 lungo il piano B-B. Nel presente esempio il filo conduttore ha sezione rettangolare, orientata come rappresentato nelle Figure 2b,2c e 3a con il lato più lungo normale alla linea media degli strati 4 e 5. Tuttavia, senza uscire dall'ambito del trovato, i seguenti insegnamenti possono essere applicati al'avolgimento di bobine sottili di fili di qualsiasi sezione, non necessariamente rettangolare, oppure (Figure 2f, 9g, 9h) la sezione rettangolare del filo può essere orientata con i suoi lati più lunghi parallelamente alla superficie media della bobina sottile 1. Con a è indicato quello nel seguito denominato “l'angolo di avvolgimento" della bobina sottile curva, ovvero l'angolo sotteso a una sezione trasversale (mediana) curva della bobina.

La Figura 2c rappresenta una sezione della bobina di Figura 2a secondo il piano longitudinale A-A. Nel presente esempio la bobina 1 è a singola curvatura, dove il raggio di curvatura R è costante, e la bobina ricopia una porzione di superficie cilindrica circolare avente un raggio di curvatura circa pari al raggio del cilindro dell’acceleratore: i 360° della sezione del tratto cilindrico interessato vengono completamente ricoperti da n bobine per ottenere un multipolo magnetico a n poli (dove n assume usualmente i valori di 3,4,6,8,10), e quindi l'angolo sotteso alle sezioni trasversali delle corrispondenti bobine (nel seguito chiamato anche angolo di avvolgimento) bobine assume rispettivamente i valori tipici di a= 120°, 90°, 60° ,45°, 36°.

La Figura 3 è una rappresentazione schematica di come gli strati superiore 4 e inferiore 5 della bobina sottile 1 di Figura 2a siamo elettricamente connessi, e di come una corrente elettrica T percorre la bobina sottile 1 dì Figura 3, in modo da indurre un flusso magnetico. Secondo un aspetto del presente trovato, gli strati inferiore 5 e superiore 4 sono costituiti da due spirali di filo avvolte in senso opposto -per esempio una in senso orario, l'altra in senso antiorario- ottenute avvolgendo un medesimo conduttore elettrico filiforme in comune tra le due spirali; ciascuna spira S1’, S2’ ...8,’ dello strato superiore 4 è a contatto con almeno una spira S1 , S2 ...Si dello strato inferiore 5; secondo un ulteriore aspetto del presente trovato, le due spirali degli strati inferiore 5 e superiore 4 vengono avvolte contemporaneamente: questo permette di incastrare o agganciare efficacemente il filo di ogni spira di uno strato con i fili delle spire adiacenti dell'altro strato, il che, se la bobina 1 è percorsa da correnti di diverse centinaia di ampere, la rende molto più resistente alla tendenza delle forze magnetiche, indotte dalla corrente, a svolgere la bobina suddetta. Un esempio di come le spire dei due strati risultino incastrate (o agganciate) tra loro è rappresentato indicativamente nelle Figure 3a e 3b, che rappresentano una sezione della bobina delle Figure 2a-c secondo il piano B-B. Evidentemente, la modalità di incastro varierà e verrà adattata di volta in volta a seconda delle diverse geometrie della sezione trasversale del filo utilizzato.

Secondo il principio appena descritto è possibile avvolgere bobine 1 a doppio strato piatte, in modo che seguano l'andamento di una superficie curva con una o più curvature -come rappresentato nelle Figure 2a-f,3, 4a, 4b, 4c; di particolare interesse pratico, per esempio per acceleratori di particelle atomiche e subatomiche, sono bobine oblunghe i cui due strati sottili sovrapposti seguono l’andamento di una superficie cilindrica, e in particolare di una porzione di cilindro circolare. Senza uscire dall'ambito del trovato tuttavia, e senza richiedere particolari adattamenti delle attrezzature e dei metodi di produzione che verranno nel seguito descritti, la sezione trasversale di una bobina oblunga può avere qualsiasi forma concava aperta, come nelle Figure 2d, 2e e 2f.

Le Figure 4a-4b-4c rappresentano un esempio di bobina sottile a doppio strato e doppia curvatura, realizzabile adattando opportunamente il metodo e i dispositivi nel seguito descritti. La Figura 4b è una sezione della bobina di Figura 4a secondo il piano di mezzerìa trasversale L-L -avente un primo raggio di curvatura Ri , mentre la Figura 4c mostra una sezione della bobina di Figura 4a secondo il piano di mezzeria longitudinale M-M, avente un secondo raggio di curvatura R2 che può essere uguale o diverso da R1. Nell’esempio di bobina sottile delle Figure 2a-2c il raggio di curvatura R1 era infinito.

Come illustrato in Figura 3, vantaggiosamente, il passaggio (o salto di livello) del filo (dallo strato inferiore 5 allo strato superiore 4) che realizza la continuità elettrica tra i due strati 4 e 5 avviene nel tratto 70 una sola volta, ovvero non vi sono altri tratti del filo che passano dallo strato inferiore 5 allo strato superiore 4 (o viceversa -a differenza di ciò che avveniva per esempio nel tipo di bobine multistrato descritto nelle Figure 1a-e): ciò aumenta la regolarità geometrica e la compattezza deH’avvolgimento, permettendo di semplificare notevolmente e rendere automatizzabile il procedimento di bobinatura; inoltre in questo modo viene meno la necessità di usare sagome di contenimento delle spire necessarie per la produzione delle bobine multistrato precedentemente descritte.

Preferibilmente, come schematizzato in Figura 3, tale salto di livello 70 avviene in corrispondenza del lato minore 8 della bobina sottile oblunga 1 : ciò aumenta ulteriormente la compattezza dell'avvolgimento. Perché la bobina 1 possa indurre un flusso magnetico non nullo, la connessione elettrica 70 tra gli strati inferiore 5 e superiore 4 deve essere tale che una corrente elettrica Ί" percorra per esempio lo strato superiore 4 dalla periferia della spirale verso il centro, e lo strato inferiore 5 dal suo centro verso la periferia.

La Figura 4d mostra una vista tridimensionale di un esempio di realizzazione di un dispositivo per la produzione della bobina 1 sopra descritta, mentre la Figura 5 mostra una vista laterale secondo la direzione C del medesimo dispositivo: un telaio 10 sostiene una guida rettilinea 15, lungo la quale una navetta 12 può scorrere, compiendo una corsa sostanzialmente rettilinea 18. La navetta sostiene la bobina 1 da formare durante il processo di avvolgimento. Il telaio sostiene inoltre una guida anulare 11 , la quale forma un percorso chiuso, vantaggiosamente oblungo e disposto trasversalmente alla prima guida. Lungo la guida anulare 11 possono scorrere due carrelli 13 e 14, ciascuno dei quali supporta un dispositivo svolgitore (rispettivamente 16 e 17, descritti più dettagliatamente in seguito) del filo che deve formare la bobina 1. Durante tutto il processo di avvolgimento, il filo viene costantemente mantenuto teso tra i due dispositivi svolgitori 16 e 17 e la bobina da formare 1 nei due tratti 61 e 62, come indicato nelle Figure 12-16, meglio descritte successivamente.

Secondo un aspetto del presente trovato, meglio comprensibile dagli schemi delle Figure 6a e 6b, i due estremi Ei ed E2 della corsa sostanzialmente rettilinea 18 della navetta 12 devono giacere al di fuori della proiezione (segmento P1P2) del percorso oblungo 19' della guida anulare 11 sulla corsa sostanzialmente rettilinea 18 suddetta, dove il percorso oblungo 19’ è la proiezione ortogonale del percorso oblungo 19 sul piano Pgr; inoltre la corsa 18 giace in un piano Pgr parallelo al piano Pgo che contiene il percorso oblungo 19 della seconda guida 11; infine il piano Pgo è situato al disopra del piano Pgr, rispetto al pavimento su cui è appoggiato il telaio 10.

La Figura 6c rappresenta una ulteriore generalizzazione, che non esce dairambito del presente trovato, del principio di funzionamento del dispositivo qui descritto, dove il percorso 18 può essere anch’esso chiuso su sé stesso e non rettilineo, purché i suoi estremi E1 ed E2 lungo la sua direzione maggiore giacciano al di fuori delle proiezioni P1 e P2 degli estremi della seconda corsa oblunga, sempre proiettati nel senso della dimensione maggiore della prima corsa.

Vantaggiosamente il percorso chiuso della guida anulare 1 1 è di forma sostanzialmente rettangolare e sostanzialmente ortogonale alla corsa rettilinea della detta prima rettilinea 15.

Questo permette di realizzare le guide 11 e 15 con elementi modulari rettilinei, e quindi di modificare agevolmente le dimensioni della macchina secondo necessità, eventualmente anche dopo la sua costruzione, li rettangolo della guida anulare 11 dell’esempio raffigurato in Figura 3 ha indicativamente le dimensioni di 0,6m X 1 ,3m.

La navetta 12 supporta un supporto basculante 20, -meglio visibile in Figura 7- il quale può basculare attorno a un asse D-D sostanzialmente parallelo al piano Pgr e orientato perpendicolarmente alla corsa sostanzialmente rettilinea 20 della navetta lungo la guida rettilinea 15. Durante il processo di bobinatura, la bobina da avvolgere 1 viene alloggiata sul supporto basculante 20. Il supporto basculante 20 può essere realizzato per esempio con un mandrino 20, il quale può basculare attorno a un perno 21 sostenuto da due supporti verticali 22 tramite due cuscinetti a sfere o boccole 23. A una sua estremità, il perno 21 presenta una ruota dentata conica 24 la quale si accoppia con una seconda ruota dentata conica 25, la quale a sua volta è trascinata da un motore pivotante 26. Tale motore pivotante è, nel presente esempio di realizzazione, un normale motore brushless in corrente continua. E’ opportuno che il mandrino possa compiere un basculamento di 360° o anche più, limitato in questo solo dal fascio di tubi per l’alimentazione pneumatica delle ganasce 41: infatti l’angolo del massimo basculamento che il mandrino deve compiere durante l'avvolgimento può essere molto maggiore dell'angolo di avvolgimento a (per esempio, per α=120° il mandrino può oscillare fino a 150°-160°). Il movimento di traslazione della navetta 12 lungo la guida rettilinea 15 può essere per esempio realizzato con un azionamento lineare movimentato da un secondo motore brushless in corrente continua 27 (Figure 4 e 5).

La bobina da formare 1 viene avvolta e mantenuta in forma durante l’avvolgimento per mezzo di un dispositivo di formatura e contenimento 39, meglio raffigurato nelle Figure 8, 8a e 8b, comprendente un supporto amovibile 45 sul quale sono fissati l'anima interna 6 (attorno alla quale i trati di filo 61 e 62 vengono avvolti, realizzata per esempio in vetroresina e raffigurata in dettaglio nelle Figure 9a-b-c-d) e il coperchio 44.

Il supporto amovibile 45 dell’esempio raffigurato è delimitato da una superficie di appoggio 451, a contatto con il mandrino 20, e superiormente dalla superficie esterna 452, che ha forma corrispondente alla curvatura che si desidera dare alia bobina da avvolgere, e tale da permetere il movimento delle ganasce 41, descrìtte nel seguito, ed è vantaggiosamente fissato in modo da poter essere velocemente montato e smontato dal mandrino 20, per esempio con due viti 453 infilate attraverso i fori passanti 454 oppure con altro sistema di fissaggio rapido. La superficie esterna 452 è vantaggiosamente rivestita con uno strato di teflon, per evitare che la resina sintetica (540) con cui la bobina viene ricoperta, una volta reticolata crei troppi problemi di distacco, come risulterà più chiaro nel seguito della descrizione.

L’anima interna 6 viene impaccata assieme al coperchio 44 e fissata con le viti 455 -le quali passano attraverso i fori passanti 30, praticati su) coperchio 44, e 35, praticati sull'anima interna 6- sul supporto amovibile 45; la bobina da avvolgere viene contenuta e conformata nello spessore (o strato) vuoto Lp delimitato dall’anima interna 44, dalla superficie esterna 452 e dal coperchio 44. Tale spessore Lp ha una dimensione radiale circa pari a quella dei due strati inferiore e superiore della bobina da formare, maggiorata solo di qualche decimo di millimetro per permettere l’avvolgimento, nell’esempio descritto segue l’andamento di una superfìcie cilindrica, corrispondentemente alla forma che la bobina da formare 1 dovrà assumere. Il coperchio 44 deve avere forma tale da non ostacolare ed anzi se possibile favorire l’invito e il posizionamento del tratto di filo superiore 62 durante l’avvolgimento. Come meglio rappresentato in Figura 8a, il coperchio 44 presenta due appendici 441 e 441 ' di lunghezza tale da coprire solo parzialmente le estremità curve dei lati minori 8 (Figura 2a) della bobina da formare; ciò agevola le operazioni di bobinatura; inoltre, come visibile nella Figura 8b, nel presente esempio, ma non necessariamente, il coperchio 44 ha la forma di un settore di superficie cilindrica concentrica al mandrino; con opportune forme della superficie esterna 452 di appoggio delle spire sul mandrino 20, e del coperchio 44, è comunque possibile realizzare bobine sottili 1 di sezione trasversale genericamente convessa e anche poligonale, come esemplificato nelle Figura 2d e 2e.

L'anima interna 6 ha una forma generalmente corrispondente a quella che si vuole dare alla bobina da formare, per esempio “a biscotto" oblungo come nel caso particolare delle Figure 9 e 9a-d. Vantaggiosamente i lati più lunghi 36 dell’anima interna 6 presentano dei fianchi pieni, in modo da permettere un maggiore compattamento delle spire della bobina durante l'avvolgimento, come meglio si vedrà in seguito, evitando gli spanciamenti delle spire lungo il lato maggiore e permettendo un avvolgimento più ordinato delle spire. La Figura 9a è una vista frontale di uno dei due lati minori 32 dell’anima interna 6 di Figura 9; le Figure 9b e 9d sono rispettivamente una sezione trasversale e longitudinale della medesima anima 6 di Figura 9.

La sezione trasversale del filo può essere tale da richiedere un compattamento e un avvolgimento del filo nei due strati inferiore 5 e superiore 4 secondo modalità diverse: le Figure 9e e 9f illustrano questo fatto attraverso due situazioni estreme; i rettangoli aa"b‘b. bb”c’c. cc”d’d in Figura 9e, e i rettangoli aa"b"b, bb"c”c, cc"d"d in Figura 9f rappresentano schematicamente le sezioni trasversali del filo della bobina sottile 1 di Figura 3a. Poiché gli archi di circonferenza a"b’. b"c’. c"d' in Figura 9e-corrispondenti ai lati minori esterni delle spire della bobina di Figura 3a e 8b- hanno lunghezza minore degli archi a'b'. b’c’. c'd' che sottendono angoli uguali agli archi ab, bc, cd corrispondenti ai lati minori interni delle sezioni trasversali del fili, i lati minori della sezione rettangolare dal lato esterno alla curvatura della bobina risultano più distanziati dei lati minori dal lato interno. Pertanto la giacitura delle sezioni trasversali del filo nei due strati inferiore 5 e superiore 4 può variare teoricamente tra i due casi estremi -generalmente inaccettabili in pratica- schematizzati nelle Figure 9e e 9f.

Questo capita in generale con una sezione di filo retangolare disposta con i lati maggiori in direzione radiale, e in misura tanto più accentuata quanto più la sezione rettangolare è di forma allungata, e l'effetto aumenta al crescere del numero di spire.

Secondo un aspeto del presente trovato, come esemplificato nelle Figure 9g e 9h, (le frecce FA e FB mostrano le direzioni dello sfasamento), l’anima interna 6 presenta, almeno lungo la sua dimensione maggiore, fianchi 36 conformati in modo tale da sfasare, in direzione tangenziale alla superficie media della bobina 1 da formare, la prima spira S1' dello strato superiore 4 rispeto alla prima spira S1 dello strato inferiore 5.

In base alla forma della sezione trasversale del filo e al numero di spire della bobina, il tecnico del settore saprà determinare l'entità dello sfasamento da imporre alle prime spire S1 e S1', e la conformazione corrispondente da dare ai fianchi 36 dell’anima interna 6, in modo da avere una giacitura delle sezioni trasversali del filo nelle spire più esterne Sn e Sn’ tale da rendere possibile l’avvolgimento al crescere del numero di spire n. Come meglio dettagliato in seguito, la giacitura delle sezioni trasversali del filo nelle varie spire e il compattamento di queste ultime può essere determinato anche -in cooperazione o separatamente, a seconda della geometria della sezione di filo adottata- da opportuni dispositivi di compatamento 431 , sulle ganasce 41 (per esempio il dentino 43, meglio descritto nel seguito).

Come illustrato nella Figura 9g, le prime spire S1 e S1' possono essere sfasate per esempio dando ai fianchi 36 dell’anima interna 6 una opportuna svasatura avente un’inclinazione β maggiore di quella della della retta radiale R passante per il centro di curvatura della faccia inferiore 34 dell’anima interna 6 e per lo spigolo 340 (tra la faccia inferiore 34 e il fianco 36), oppure (Figura 9h) conformandoli con un dente sporgente 360 in corrispondenza dello strato superiore 4. Inoltre, senza uscire dal’ambito del presente trovato, la prima spira S1' dello strato inferiore 5 può essere spostata dalla conformazione dei fianchi 36 non solo in posizione più interna della prima spira Si dello strato superiore 4, ma anche in posizione più esterna, a seconda della geometria della bobina 1 e della sezione trasversale del filo adottata. Negli esempi di realizzazione rappresentati nelle Figure 3a, 9g, 9h, il tecnico del settore saprà dare, in base alla propria esperienza ed alcuni tentativi, ai lati 36 un’inclinazione (o al dente 360 dimensioni tali) che tenga anche conto dell’effetto di compattamento dei risalti 43 della ganasce mobili 41 nel seguito descritte, in modo che le sezioni (in questo caso rettangolari) dei fili lungo le varie spire risultino avere, alla fine del processo di bobinatura, delle giaciture come esemplificato in Figura 3a, che sono un compromesso, determinato dalle inclinazioni dei lati 36 e dalle dimensioni dei risalti 43, tra le due situazioni ideali rappresentate nelle Figure 9e e 9f e 8d. Tali accorgimenti non sono necessari se si adottano sezioni di filo, particolarmente per sezioni grosse, trapezoidali o diverse tra le spire dello strato inferiore e superiore. Gli insegnamenti precedenti verranno chiaramente estrapolati ed adattati per sezioni di filo di forma diversa.

Come risulterà meglio comprensibile nel seguito, l’anima interna 6 presenta un intaglio obliquo 31 {Figure 9, 9a, 9d) il quale, nel caso di anime interne 6 di forma oblunga “a biscotto”, come raffigurato in Figura 9a, è posizionato in corrispondenza di uno dei due lati minori curvi 32; l'intaglio obliquo 31 collega le due facce superiore 33 ed inferiore 34 dell'anima interna 6, ed è dimensionato in modo tale da costituire un invito del filo a passare dallo strato inferiore 5 allo strato superiore 4 (o viceversa) della bobina durante la fase iniziale del’avvolgimento.

Alla fine del processo di bobinatura, anche dopo la cottura in forno, l’anima interna 6 rimane unita alla bobina 1 e i fori 35 servono per il fissaggio sull’elettromagnete per esempio dell’acceleratore di particelle o su altro dispositivo destinatario.

La Figura 9c mostra una sezione trasversale di una variante realizzativa di un'anima interna 6, analoga a quella delle Figure 9, 9a, 9b e 9d ma con la differenza che le facce superiore 33 e inferiore 34 non sono incurvate bensì piatte; i fianchi 36 possono essere variamente svasati secondo i criteri descritti più sopra: senza uscire daH’ambito del presente trovato, è infatti possibile ottenere bobine sottili 1 con sezione trasversale curva, come per esempio nelle Figure 2b e 3a, pur con un’anima interna 6 dalle facce superiore 33 e inferiore 34 piatte, a seconda delle esigenze di fissaggio della bobina 1 sull'elettromagnete. La navetta 12 vantaggiosamente supporta opportuni mezzi di serraggio 40, atti a bloccare e mantenere in tensione il filo delle spire della bobina già avvolte sulla navetta.

Come mostrato dalla Figura 8b, nel presente esempio di realizzazione i mezzi di serraggio 40 comprendono una coppia di ganasce 41 , 41’ meglio illustrate in Figura 9m- ad accostamento rigido, costituite ciascuna da un pezzo a forma di "C” allungata e infulcrate attorno allo stesso asse di basculamento D-D del mandrino 20:

la parte centrale della “C” ha i fianchi maggiori 46 rettilinei e paralleli ai fianchi 36 dell’anima interna 6, in modo da compattare e dare alla bobina da formare, mano a mano che viene avvolta, la forma desiderata.

Le due parti verticali 47 della “C" presentano un profilo esterno 48 con opportune zone scaricate e un foro 49 entro cui passa l’albero di basculamento 21 del mandrino 20.

A seconda della sezione di filo adottata, il profilo di accostamento 470 (Figura 9n) delle ganasce 41 con la bobina 1 da formare può essere vantaggiosamente conformato (per esempio presentando un risalto 43 in corrispondenza delle spire dello strato inferiore 5) in modo da accentuare il compattamento delle spire dello strato inferiore 5, e in modo che le spire dello strato superiore 4 via via avvolte, meno compresse, ricoprano una lunghezza angolare simile a quella dello strato inferiore 5 (per compensare una conseguenza dell’adozione di un filo a sezione rettangolare orientata normalmente alla superficie mediana della bobina 1), come già spiegato precentemente (Figure 9e e 9f). Il risalto 43 -sempre in dipendenza della geometria di sezione di filo adottata e del numero di spire totale della bobina- può cooperare con una opportuna conformazione dei fianchi maggiori 36 dell’anima interna 6 per determinare e ordinare la giacitura delle sezioni trasversali del filo nelle varie spire Si e come già discusso a proposito delle Figure 3a, 9g e 9h.

Alternativamente, e senza uscire dall’ambito del trovato, il profilo di accostamento 470 delle ganasce 41 alla bobina 1 può essere diversamente conformato, per esempio con fianchi opportunamente inclinati o curvati secondo i criteri seguiti per conformare i fianchi maggiori 36 dell'anima interna 6.

Le ganasce 41 vengono aperte e serrate da una coppia di cilindri pneumatici 42 (Figura 7), anch’essi basculanti solidalmente al mandrino 20. Via via che le semispire della bobina vengono avvolte, esse vengono bloccate e mantenute in tensione comprimendole tra le ganasce 41 e i fianchi pieni dei lati più lunghi 36 dell’anima interna 6. Il risalto 43 aiuta inoltre a contrastare la tendenza del filo della spira inferiore 5 a sfilarsi (problema che inizia a manifestarsi quando sono state avvolte 10-12 spire) e permete un avvolgimento meglio ordinato e compatto, favorendo la fuoriuscita di eventuali bolle d’aria incluse tra le spire avvolte e -come si vedrà in seguito- ricoperte di resina sintetica 540 (per esempio resina epossidica), ancora non reticolata e fluida, con i benefici precedentemente discussi.

Il filo per avvolgere la bobina 1 è immagazzinato in e fornito da una coppia di dispositivi svolgitori 16 e 17 già menzionati sopra, e meglio visibili nella Figura 10, che rappresenta uno dei due carrelli 13 0 14. Ciascuno dei due carrelli 13 o 14 viene mosso lungo la guida anulare 11 per esempio da un motore brushless 52 in corrente continua, il quale trasmette il suo moto a un sistema rocchetto-cremagliera. Il pignone di questo sistema è indicato in Figura 10 con il riferimento 50. Nell’esempio particolare qui descrito, la connessione elettrica del motore 52 con l'alimentazione di potenza e i segnali da un'unità logica di controllo esterna 57 è realizzata con dei contatti striscianti 51, che evitano gli inconvenienti che darebbero dei cablaggi con il continuo movimento circolare dei carrelli 13,14 lungo la guida 11.

Un sistema così concepito, con carrelli 13,14 che si scorrono lungo guide 11 e movimentati con il sistema rocchetto-cremagliera suddetto, essendo notevolmente rigido permette un posizionamento e una ripetibilità notevole nei movimenti della macchina.

Ciascuno dei due dispositivi svolgitori 16,17 comprende:

-un rocchetto 53, su cui è inizialmente avvolta una lunghezza uguale o maggiore della metà della lunghezza totale del filo da avvolgere;

-una leva basculante 54 che supporta un dosatore di resina sintetica 55, che eroga la resina sintetica 540 anzidetta;

-un sistema di tensionamento del filo, nel presente esempio comprendente un motore in corrente continua 56 tradizionale che, aiutato in questo da una compensazione software, regola lo svolgimento del rocchetto 53 con una coppia opportunamente controllata (per esempio può essere una coppia circa costante ma variabile in funzione del numero di spire avvolte sulla bobina da formare e in modo da compensare la variazione di diametro del rocchetto 53 mano a mano che alimenta il filo). Il motore tradizionale in CC è preferito a un motore brushless in quanto il motore 56 funziona costantemente in condizioni di rotore praticamente bloccato: in tali condizioni un motore brushless allo stato attuale presenta problemi di instabilità e di controllo.

Il filo svolto dal rocchetto 53 attraversa il dosatore di resina 54 scorrendo nella fessura passante 530 e ne viene bagnato e ricoperto di resina sintetica 540 la quale, una volta reticolata, ha la funzione di bloccare permanentemente gli avvolgimenti della bobina 1 in una data geometria. La Figura 1 1 mostra schematicamente dettagli del dosatore 55 di resina sintetica, costituito nel presente esempio di realizzazione da un supporto 541 entro cui viene infilato un contenitore 542 atto a contenere la resina sintetica 540. Il tratto di filo 61 svolto dal rocchetto 53 attraversa la fessura passante 530, ricavata nel supporto 541 , e attraverso le due fessure 5420, ricavate nel contenitore 542 e posizionate in modo da allinearsi con la fessura 530 a dosatore 55 montato. Il biocca-filo 543 viene anch’esso fissato al supporto 541 , in modo da chiudere una parte delta fessura 530, così che questa abbia una sezione chiusa da cui il tratto di filo 61 non può uscire, pur libero di scorrervi. La larghezza delle fessure 530 e 5420 viene determinata in modo da permettere che il tratto di filo 61 ne fuoriesca ricoperto di resina sintetica 540, in base alle caratteristiche di viscosità della resina sintetica 540 utilizzata.

La leva basculante 54, 54' viene orientata dalla stessa tensione dei tratti 61 ,62 del filo approssimativamente lungo la direzione rocchetto 53-bobina da formare 1 durante tutti i movimenti dei carrelli 13,14 e della navetta 12 lungo il processo di bobinatura.

Il filo così ricoperto di resina epossidica 540 viene quindi avvolto attorno alle spire già formate della bobina da formare 1 supportata dal mandrino 20.

I movimenti di ciascuno dei 6 assi finora descritti (traslazione dei carrelli 13,14 e della navetta 12, tensionamento dei tratti di filo 61 ,62, basculamento del mandrino 20), rilevati tramite opportuni sensori vengono controllati indipendentemente l’uno dall'altro da una unità logica di controllo 57, non rappresentata nelle figure; questo fatto, unito all’uso di un opportuno software di programmazione tramite emulazione, per esempio analogo a quelli usati nella robotica industriale, permette una totale libertà nella programmazione dei cicli operativi e della cinematica della macchina, e un loro continuo miglioramento; i risultati di bobinatura ottenibili, come compattazione, ordine e precisione dimensionale sono analoghi se non migliori a quelli di una bobinatura manuale.

Con l’ausilio delle Figure da 12 a 16, viene ora descritto il metodo di avvolgimento delle suddette bobine sottili a doppio strato 1 secondo un aspetto del presente trovato, e il funzionamento del dispositivo di bobinatura precedentemente illustrato.

Il filo con cui si vuole formare la bobina viene preliminarmente avvolto sui due rocchetti 53, in modo che ciascuno dei due presenti almeno metà della lunghezza totale del filo totalmente necessario ad avvolgere la bobina da formare.

I due rocchetti 53 sono quindi montati sui due carrelli 13 e 14.

Come illustrato in Figura 12, secondo una procedura preferita, all’inizio del ciclo di avvolgimento i due carrelli 13,14 sono disposti ciascuno circa al centro di uno dei due fati minori della guida anulare oblunga 11, mentre la navetta 12 è allineata con i due carrelli 13,14 e circa al centro della guida oblunga 11 ; il filo viene teso tra i due rocchetti ed appoggiato contro l’anima interna 6, allineando i due tratti di filo 61 e 62 lungo una retta nello spazio; preferibilmente tale retta passa per la diagonale di una dei lati più lunghi 36 dell'anima interna 6, e le altezze dei due rocchetti 53 sono state regolate conseguentemente. Nell'esempio illustrato, in cui sia le bobine da avvolgere 1 che l’anima interna 6 hanno una forma oblunga, l’anima 30 viene posizionata sul mandrino 20 con il suo lato maggiore 36 ortogonale alla direzione della corsa rettilinea 18 della navetta 12 lungo la guida rettilinea 15, ovvero parallelo all'asse di rotazione D-D del supporto basculante 20, sfruttando vantaggiosamente -come verrà meglio spiegato in seguito- il movimento di traslazione della navetta 12.

Il filo viene eventualmente bloccato in questa posizione da una delle due ganasce 41 .

Le Figure 13 e 14 mostrano due istanti successivi, in cui la navetta con il mandrino si è spostata verso un'estremità della guida rettilinea 15, mentre i due carrelli 13 e 14 hanno ruotato entrambi in senso orario lungo la guida anulare 11. Le frecce A e B nelle diverse figure indicano il verso del movimento dei due carrelli 13, 14. Nel successivo istante di Figura 15, i due carrelli 13 e 14 hanno proseguito i loro spostamenti inseguendosi in senso orario lungo la guida anulare 11 allineandosi in posizioni diametralmente opposte al mandrino 20, il quale si è postato di nuovo al centro deila guida anulare 11. La Figura 16 rappresenta una situazione analoga a quella di Figura 13.

Ovvero i due carrelli 13,14 vengono fatti traslare lungo la guida anulare 11 inseguendosi lungo traiettorie chiuse, mentre allo stesso tempo la navetta 12 trasla in senso alterno lungo la guida rettilinea 15 e la bobina da formare 1 -imponendo dei basculamenti al supporto basculante 20viene fata basculare (nell'esempio presente secondo un asse ortogonale alla corsa di traslazione 18 della navetta, ovvero parallelamente alla dimensione maggiore della bobina oblunga 1).

In questo modo si realizza un movimento in cui i due roccheti 53 e 53’ ruotano, relativamente alla navetta 12, in due sensi di rotazione opposti (o tale è il movimento dei due trati di filo teso 61 e 62 -che vanno a formare la bobina 1- visto dalla naveta 12).

Sotolineiamo che, nel presente contesto, "allo stesso tempo" non implica che i movimenti sopra descriti debbano essere necessariamente continui e costantemente simultanei: essi possono essere anche intermitenti, permettendo di far percorrere un trato di corsa anche solo a uno dei due carrelli 13,14 o alla naveta mentre gli altri due elementi mobili sono fermi: tale definizione di detaglio degli spostamenti dei carrelli 13,14 e della naveta -assieme ai punti e le modalità con cui inserire nella sequenza i movimenti di basculamento suddetti, in modo da agevolare l'avvolgimento delle semispire della bobina- dipende ed è facilmente individuabile dal programmatore (o dall’utente) del dispositivo, in base alla propria pratica con il dispositivo e senza richiedere una particolare atività inventiva o sforzi eccessivi.

In questo modo, e anche necessariamente come conseguenza della strutura della macchina, lo strato superiore 4 ed inferiore 5 vengono avvolti e formati contemporaneamente, secondo un metodo che negli ambienti in cui è stato sviluppato è stato denominato "counterwinding". In particolare le semispire degli strati inferiori 5 e superiori 4 vengono avvolte seguendo il criterio che, dopo aver avvolto la semispira i-esima Sj dello strato superiore 4 (risp. inferiore 5), la semispira (i+1 )-esima Si+i di tale strato non venga avvolta prima che non sia stata avvolta la semispira i-esima S-,’ dello strato inferiore 5 (risp. superiore 4) (Figure 3 e 3a; i=0,1 ,2,3 ...n, dove n è il numero di spire della bobina finita).

Inoltre, già durante l avvolgimento della prima spira (tra la posizione di Figura 12 e quella di Figura 15), il filo è stato spinto, dai movimenti dei carrelli 13,14 e della navetta 12, all’ interno dell’intaglio obliquo 31 , e una parte di esso portato dalla gola 31 suddetta dal livello dello strato inferiore 5 a quello dello strato superiore 4 (o viceversa, a seconda del posizionamento iniziale del filo contro l’anima e della forma della gola 31 ), realizzando il salto di livello 70 e iniziando la formazione dei due strati 4,5.

Secondo un ulteriore aspetto preferito del presente trovato, ogni semispira dello strato superiore 4 viene avvolta prima della corrispondente semispira dello strato inferiore 5, inoltre -come esemplificato nella sequenza nelle Figura da 12 a 16- 1 carrelli 13,14 e la navetta 12 vengono movimentati in modo tale in modo che il carrello 14 corrispondente allo strato superiore 4 sia sempre quello, tra i due carrelli 13,14, che si trova a distanza minore dalla spira da formare: ciò, assieme alla geometrìa della macchina, fa sì che il filo dello strato superiore 5 formi rispetto al suolo un angolo maggiore del filo dello strato inferiore, passando sempre sopra a quest’ultimo ed evitando un accavallamento dei due tratti di filo 61 e 62; a causa di tale inclinazione dei fili 61 ,62 rispetto alla bobina da formare 1 , ogni spira superiore Sj fa da battuta (in direzione normale alla superficie media della bobina 1) per la corrispondente spira inferiore Si’. Questo rende l'awolgimento molto ordinato e dimensionalmente preciso, permette un migliore incastro delle spire tra loro e la formazione di una bobina 1 a sezione curva più compatta e resistente all’ azione delle forze magnetiche indotte, che tendono a scompaginarla. Nelle Figure 12-16, il diverso tratteggio dei tratti di filo 61 e 62 evidenzia la loro differente inclinazione.

Le ganasce 41 vengono alternativamente chiuse e aperte in modo da bloccare le semispire precedentemente avvolte, compattandole e mantenendole tensionate. Altri effetti della compressione operata dalle ganasce sono una preformatura della bobina, e una fuoriuscita di eventuali bolle d'aria rimaste incluse tra le spire bagnate di resina sintetica (540) non ancora reticolata, con i vantaggi accennati precedentemente, e ottenendo una maggiore precisione di forma e resistenza allo scompaginamento dovuto alle forze magnetiche indotte. Con l'azione tensionatrice delle ganasce 41 coopera il tensionamento opportunamente controllato del filo da parte dei due sistemi di tensionamento sopra descritti, in particolare per controllare il tensionamento delle spire superiori S1 che -essendo queste ultime meno compresse delle spire inferiori S1’, come conseguenza del tipo di accostamento e di battuta meccanica delle ganasce 41 contro le spire inferiori Si ', nonché per la presenza del risalto 43- è meno controllabile con le ganasce 41 stesse.

Vantaggiosamente i fili 61 e 62 vengono avvolti mantenuti in tensione con una forza opportunamente controllata e dipendente dal materiale del filo impiegato. Tale tensionamento costante migliora ulteriormente la compattezza e la precisione dimensionale della bobina 1.

La disponibilità di un asse controllato per il movimento di traslazione della navetta 12 può essere vantaggiosamente usata come ulteriore mezzo per controllare meglio il tensionamento e per assestare e compattare meglio le spire del filo appena avvolte, imponendo alla navetta 12 opportune extracorse, per esempio nelle configurazioni della macchina corrispondenti alle Figure 13, . 14 e 16, o altre che il programmatore della macchina riuscirà ad individuare agevolmente sul campo. Questo accorgimento risulta particolarmente efficace se -come precedentemente accennato- l’anima interna 6 è orientata con i suoi fianchi maggiori 36 perpendicolari alla direzione di traslazione della navetta 12.

Viene ore descritto, sempre a titolo di esempio non limitativo, un secondo dispositivo per l'avvolgimento di bobine sottili a doppio strato secondo un ulteriore aspetto del presente trovato.

Tale dispositivo, rappresentato schematicamente nelle Figure 17, 18, comprende:

-un telaio 10, non rappresentato, il quale funge da struttura portante per i vari organi della macchina

-un supporto basculante 20 -analogo a quello descritto in precedenzabasculante secondo un asse D-D orizzontale fisso rispetto al telaio 10; come nella precedente forma di realizzazione, il supporto basculante 20 comprende a sua volta il dispositivo di formatura e contenimento 39 analogo a quello rappresentato nelle Figure 8,8b,9a-d, avente la funzione di contenere e mantenere in forma la bobina da formare 1 durante il processo di avvolgimento e analogamente fissato in maniera rapidamente amovibile al supporto basculante 20; analogamente, il dispositivo di formatura e contenimento 39 comprende a sua volta l'anima interna 6 -attorno alla quale le spire vengono avvolte- e il coperchio 44. L’anima interna 6 può comprendere, analogamente al caso visto prima, l'intaglio obliquo 31 con analoga funzione di promuovere il salto di livello 70 del filo dallo strato inferiore 5 allo strato superiore 4 (o viceversa), e presentare, secondo le necessità imposte dalla sezione trasversale del filo adottato, fianchi maggiori 36 opportunamente sagomati (in particolare variamente svasati o a gradini) in modo da sfasare tra loro in direzione tangenziale alla superficie media della bobina 1 da formare le prime due spire Si e Si', rispettivamente degli strati superiore 4 e inferiore 5 della bobina da formare, secondo modalità e intenti analoghi a quanto descritto per il dispositivo precedente;

-una coppia di dispositivi svolgitori 16,17, analoghi ai dispositivi svolgitori 16,17 della macchina di bobinatura descritta precedentemente, ciascuno dei quali può recare avvolta su di se (ed è atto a svolgere) una lunghezza di filo almeno pari alla metà della lunghezza totale di filo necessaria ad avvolgere la bobina 1 completa.

Nell’esempio alle Figure 17,18 ciascuno dei due dispositivi svolgitori 16 (risp. 17) è fissato ad un braccio 700 (risp. 701), che può ruotare attorno a un perno comune 72, fisso rispetto al telaio 10 e al perno 21 (Figura 7) attorno a cui il supporto basculante 20 oscilla. Il perno di rotazione 72 e di basculamento 21 del supporto 20 sono tra loro ortogonali (nell’esempio raffigurato, il perno 21 è sostanzialmente orizzontale, mentre il perno 72 è circa verticale).

La bobina da formare 1 viene avvolta facendo ruotare con due sensi di rotazione tra loro opposti, i due dispositivi svolgitori 16,17 attorno al supporto basculante 20, e contemporaneamente favorendo l'avvolgimento con opportuni movimenti di basculamento del supporto; differentemente dalla forma di realizzazione precedente, in questo caso il supporto basculante 20 non trasla rispetto alle traiettorie 73,74 dei due mezzi svolgitori 16,17, ma il suo asse di basculamento D-D è fisso rispetto a tali percorsi 73,74. Durante tutto il processo di avvolgimento, il filo viene costantemente mantenuto teso tra i due dispositivi svolgitori 16 e 17 e la bobina da formare 1 nei due tratti 61 e 62, come indicato nelle Figure 17,18.

Nell'esempio di Figura 17, i due bracci 71 e 70 posizionano i due rocchetti 53, 53’ dei dispositivi di svolgimento 16 e 17 alla stessa distanza D1 = D2 dal perno di rotazione 72, e i rocchetti sono posizionati uno (53’) allo stesso livello e l’altro (53) leggermente al di sopra del livello del bordo superiore del supporto basculante 20, e separati da una distanza verticale Hv in modo da non collidere pur percorrendo le rispettive traiettorie circolari (74,73) in sensi tra loro opposti. Come visibile dalla Figura 17, il fatto che il rocchetto 53 sia posizionato più in alto de! rocchetto 53’, fa sì che il tratto di filo 62 che và a formare lo strato superiore 4 passi durante i movimenti di avvolgimento sempre al disopra del tratto 61 che và a formare lo strato inferiore 5. Secondo altre forme particolari di realizzazione, come rappresentato nelle Figure 19,20a-b,21a-b, i due dispositivi svolgitori 16,17 possono ruotare in senso opposto lungo due traiettorie concentriche e complanari, sostenuti da due bracci 70,71 di lunghezze diseguali (D1<D2) oppure montati su due carrelli 13,14, analoghi ai precedenti, che scorrono lungo due guide anulari 11,11’, concentriche o sovrapposte, e aventi il loro centro coincidente con il centro del supporto basculante 20. Le guide circolari 11,11' possono avere sezione trasversale analoga a quella della guida anulare 11 della precedente forma di realizzazione , e permettere il movimento dei carrelli 13,14 con un sistema a rocchetto/cremagliera e alimentazione dei carrelli 13,14 con contatti striscianti 51. Analogamente alla precedente forma di realizzazione, l’anima interna 6 viene vantaggiosamente posizionata sul supporto basculante 20 con la sua eventuale dimensione maggiore (per esempio come nel caso rappresentato in Figura 18) sostanzialmente parallela all'asse di basculamento D-D del supporto basculante 20.

Vantaggiosamente sul supporto basculante 20 sono montati i mezzi di serraggio 40, non visibili nelle Figure 17 e 18, e costituiti come nel caso precedente per esempio da una coppia di ganasce 41, del tipo rappresentato nella Figura 8b e 9 infulcrate sul perno 21, coassiale all’asse di basculamento D-D; le due ganasce 41 e 41' possono oscillare solidalmente al supporto basculante 20.

Analogamente al dispositivo precedentemente descritto, il profilo di accostamento 470 delle ganasce 41 con la bobina 1 da formare può essere vantaggiosamente conformato in modo da produrre un diverso compattamento delle spire superiori Si rispetto alle spire inferiori Si’, secondo le modalità e con gli stessi scopi più sopra descritti; in particolare sul bordo inferiore della faccia di accostamento di ciascuna ganascia 41 può essere presente il risalto 43 anzi descritto. Sui dispositivi svolgitori 16,17 ì tratti di filo 61 e 62 vengono svolti e/o riavvolti dai sistemi di tensionamento -realizzati con motori in corrente continua 56 la cui coppia è controllata e stabilizzata da un'unità logica 57.-ad una tensione opportunamente controllata a cui sono connessi i rocchetti 53 e 53’; alternativamente, i due sistemi di tensionamento possono essere dei sistemi a contrappeso, non rappresentati. Vantaggiosamente la detta unità logica 57 controlla i movimenti di basculamento del supporto basculante 20, la rotazione dei carrelli 13,14 attorno al supporto basculante 20, la tensione di svolgimento dei tratti di filo 61,62 da parte dei dispositivi svolgitori 16,17, essendo assi meccanicamente disaccoppiati tra loro e messi in relazione solo dal software di controllo. Analogamente all'altra forma di realizzazione vista più sopra, anche nel presente esempio i dispositivi svolgitori 16,17 comprendono ciascuno un rocchetto 53,53’, i mezzi dosatori 55 di una resina sintetica 540 supportati dalla leva basculante 54,54’ (ed avendo al resina sintetica 540 funzione analoga come nel dispositivo precedentemente descritto) e i mezzi di tensionamento atti a svolgere/riavvolgere il rocchetto (53, 53’) con una coppia opportunamente controllata.

Descriviamo ora il funzionamento del dispositivo illustrato nelle Figure 17,18, e il metodo di avvolgimento di una bobina 1 a doppio strato sottile ad esso correlato, con l'aiuto delle Figure 22, 22a-22e:

la Figura 22 mostra una possibile condizione di inizio dell’operazione di bobinatura, corrispondente a quella di Figura 12: i dispositivi svolgiteli 16,17 sono in posizioni diametralmente opposte e allineati rispetto al supporto basculante 20, in modo da mantenere i tratti di filo 61,62 tesi, allineati tra loro e a contatto con l’anima interna 6, eventualmente bloccandolo con una ganascia 41 premuta contro l’anima intera 6. Tuttavia, con il presente dispositivo è preferibile iniziale l'avvolgimento come in Figura 22a, mettendo a contatto i tratti di filo 61,62 così distesi con uno dei due lati minori 32 dell’anima interna 6 anziché con uno dei lati maggiori 36.

Successivamente i bracci 70 e 71 vengono fatti ruotare contemporaneamente in due sensi opposti attorno al supporto basculante 20, come schematizzato dalla sequenza alle Figure 22b-22e; i movimenti non devono essere necessariamente continui, ma sono comunque sincronizzati in modo tale da formare lo strato superiore 4 contemporaneamente allo strato inferiore 5. Durante i movimenti dei bracci 70 e 71, il supporto basculante 20 viene fatto opportunamente oscillare sul suo asse D-D in modo da agevolare l’avvolgimento dei tratti di filo 61,62 sulla bobina da tonnare 1, secondo modalità che il programmatore o l’utente del dispositivo saprà facilmente individuare e affinare, in base alla propria esperienza e pratica sulla macchina in questione. Si può osservare che le Figure 22b, 22c, 22d e 22e corrispondono rispettivamente alle Figure 13,14,15,16.

In particolare le rotazioni dei due bracci 70,71 vengono sincronizzate in modo tale che, dopo aver avvolto la spira i-esima dello strato superiore (risp. inferiore), la spira (i+1)-esima di tale strato non venga avvolta prima che non sia stata avvolta la spira i-esima dello strato inferiore (risp. superiore), analogamente a quanto visto per la precedente forma di realizzazione. La sincronizzazione dell'apertura/chiusura delle ganasce 41 , 41 ’ per il compattamento, tensionamento e preformatura delle semispire già avvolte, l’accorgimento di avvolgere sempre la semispira superiore Si’ prima della corrispondente inferiore S1, l'orientamento della sezione rettangolare del filo sono parimenti analoghe all’altra forma di realizzazione vista in precedenza.

Viene omessa la ripetizione di ulteriori dettagli che un tecnico del settore potrà facilmente trasferire dagli insegnamenti per l’utilizzo del dispositivo che costituiva la forma di realizzazione precedente, ed i metodi di lavoro su di esso eseguibili, per applicarli al dispositivo appena descritto.

Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, e con riferimento alle Figure 23 e 24 (oltre alla Figura 8), descriviamo ora un metodo per la finitura di bobine sottili 1 a doppio strato.

Secondo tale aspetto, il supporto amovibile 45 presenta una serie di fori filettati 456 allineati orizzontalmente lungo i suoi lati maggiori 457 e 457'. Delle ganasce ausiliarie 460 e 460’, ricavate da bandelle metalliche oblunghe, appiattite (ovvero di forma cilindrica, secondo il significato matematico più ampio del termine) ed eventualmente incurvate in modo da poter scorrere sulla superficie 452 del supporto amovibile 45, presentano delle asole 461 orientate trasversalmente alla dimensione maggiore delle ganasce ausiliarie 460 e 460’ stesse. Avvitando delle viti 458 nei fori filettati 456 attraverso le asole 461 , è possibile bloccare le ganasce ausiliarie 460 e 460’ sul supporto amovibile 45 in posizioni tangenzialmente regolabili. Le ganasce ausiliarie 460 (rispettivamente 460" presentano dei primi lati maggiori più lunghi 4600 (rispettivamente 4600'), opposti a secondi lati maggiori 4601 (rispettivamente 4601').

Completato l'avvolgimento della bobina 1 secondo uno dei metodi e con uno dei dispositivi precedentemente visti, viene aperta una delle due ganasce 41 (o 41’) e le spire della bobina formata, comunque mantenute in tensione dai mezzi di tensionamento dei carrelli, vengono bloccate e ricompresse inserendo una ganascia ausiliaria 460 bloccata con le viti 458, in modo che il lato maggiore 4600 comprima un lato maggiore 7 della bobina sottile 1 formata. Analogamente si apre la ganascia 41' e si bloccano nello stesso modo le spire dell’altro lato maggiore 7 della bobina sottile 1 con una seconda ganascia ausiliaria 460'. Eventualmente le ganasce ausiliarie 460, 460' possono presentare, lungo i rispettivi lati maggiori 4600 e 4600’, profili di accostamento 4700 e 4700’ non necessariamente piani, ma opportunamente conformati -secondo i criteri illustrati più sopra per i profili di accostamento delle ganasce 41 con i fianchi maggiori 7 della bobina da formare- in modo da mantenere opportune compressioni e giaciture delle sezioni trasversali dei fili negli strati inferiore 5 e superiore 4: per esempio può essere presente sulla ganasce ausiliarie 460, 460', un dente 430 con funzioni analoghe al dente 43 sulle ganasce 41.

Dopo aver tagliato i capi 2 e 3 della bobina formata e dopo aver sbloccato le viti 453, il dispositivo di contenimento 39 viene rimosso dal supporto basculante 20; un analogo dispositivo di contenimento 39’ può venire bloccato sul supporto basculante 20, e la macchina può iniziare un nuovo ciclo di bobinatura.

Il dispositivo di contenimento 39 con la bobina da ultimare viene introdotto nell’attrezzatura schematizzata in Figura 23, che comprende una base di appoggio 500 con due appoggi inclinati 501 e 501', simmetrici e con orientazioni contrapposte, e opportuni mezzi 502 atti ad applicare una forza di compressione verticale, costituiti per esempio da un cilindro idraulico o pneumatico, posizionato verticalmente al centro della pianta del supporto 500. Gli appoggi inclinati 501 e 501’, (e ganasce ausiliarie 460 e 460’ e il supporto amovibile 45 sono disegnati in forme tali da far sì che l'insieme comprendente il supporto amovibile 45 con la bobina formata bloccata dalla ganasce ausiliarie 460 e 460’ a loro volta bloccate dalle viti 458, quando è posto sul supporto 500 sia sostenuto solo dalle ganasce ausiliarie 460, 460' appoggiate sugli appoggi inclinati rispettivamente 501 e 501', mentre la superficie di appoggio 451 del supporto amovibile 45 rimanga sospesa e distanziata dal fondo 4510 del supporto 500. Vantaggiosamente il supporto amovibile 45 presenta sul suo lato inferiore 451 un foro 503 entro il quale può scorrere un perno di guida 504, fisso sul supporto 500, in modo da vincolare il movimento del supporto amovibile 45 ad una transazione verticale rispetto al supporto 500. Il cilindro 502 presenta una estremità sagomata 505, atta a distribuire opportunamente la pressione dello stelo del cilindro 502 stesso sul coperchio 44.

Secondo il metodo di finitura qui descritto, il supporto amovibile con la bobina formata viene posizionato sul supporto 500 appoggiato solo sulle ganasce ausiliarie 460, 460’ appoggiate a loro volta (lungo i loro lati maggiori 4601 e 4601’) sugli appoggi inclinati 501, 501’, mentre il perno 504 è inserito nel foro 503, libero di scorrere verticalmente. Le viti 458 vengono allentate e le ganasce ausiliarie (460, 460’) sono libere di scorrere come consentito dalle asole 461 all'interno dei due spessori cilindrici Lp compresi tra il coperchio 44 e la superficie 452 del supporto amovibile 45, funzionando quest’ultimo come un corpo di guida 4500 delle ganasce ausiliarie (460, 460’). Quando il pistone del cilindro 502 viene abbassato applicando sul coperchio 44 una pressione verticale, la bobina formata 1 si trova al centro di una struttura a stella costituita dal cilindro idraulico 502 e dalle due ganasce ausiliarie 460, 460', le quali comprimono (con i loro lati maggiori 4600 e 4600’) i lati maggiori 7 della bobina 1 con le forze di reazione vincolare, circa simmetriche, degli appoggi inclinati 501, 501' alla forza di compressione esercitata sul coperchio 44. La bobina 1 viene sollecitata in modo simile alla chiave di volta di una struttura ad arco. Lo scorrimento del perno 504 nel foro 503 rende il movimento relativo tra supporto amovibile e supporto 500 sostanzialmente verticale e praticamente simmetriche le reazioni vincolari dei due appoggi inclinati 501 e 501’ sulle ganasce ausiliarie 460, 460'. Tale compressione delle spire della bobina 1 ha le stesse funzioni di formatura, compattamento e eliminazione delle bolle d’aria incluse da parte della ganasce 41. Quindi i capi 2 e 3 della bobina formata vengono connessi a un alimentatore stabilizzato in temperatura (avente un sensore che rileva la temperatura dell’avvolgimento e ne permette il controllo in retroazione).

La bobina 1 viene quindi portata e mantenuta per effetto Joule a una temperatura costante per un tempo dipendente dal tipo di resina sintetica 540 utilizzata, in modo da fare awenire la reticolazione della resina stessa. Per esempio, con la resina epossidica ARALDIT AW 106 e Γ induritore HV 953 U (Ciba-Geigy), è sufficiente mantenere Γ avvolgimento a una temperatura di 100°C per circa 15 minuti per ottenere la reticolazione completa della resina epossidica (540). In questo modo la bobina 1 viene bloccata dalla resina (540) reticolata nella forma geometrica desiderata, ma con un procedimento molto poco costoso e veloce che, fornendo direttamente energia termica alla sola bobina 1 , evita l’uso di un forno e il fatto di portare in temperatura l’intera attrezzatura di formatura. Il processo di produzione può essere eventualmente completato con le altre operazioni previste dal ciclo di lavorazione. Se necessario, per una migliore eliminazione delle bolle d'aria, l’operazione di compressione e di reticolazione della resina sintetica (540) per effetto Joule può essere effettuata sotto vuoto.

Senza uscire dall'ambito del presente trovato, i metodi e le attrezzature sopra descritte possono essere utilizzate per la produzione di bobine multistrato: è infatti sufficiente applicarli a conduttori filiformi, costituiti da più fili semplici 100, 101 e 102, per esempio affiancati e sovrapposti come rappresentato nella Figura 25, oppure intrecciati secondo noti criteri di produzione di funi e cavi conduttori metallici.

Gli insegnamenti sopra illustrati rendono possibile per esempio la produzione in serie di bobine sottili a doppio strato aventi le seguenti caratteristiche:

Esempio 1 ): filo in lega di Rame-Niobio-Titanio a sezione rettangolare di 0,7 X 1 ,2 mm

Bobina oblunga come approssimativamente nelle Figure 2a-c, avente: -lunghezza 500-600 mm;

-raggio di curvatura della sezione trasversale: 28mm;

-a =103°;

-numero di spire: 29

Il dispositivo usato era una macchina bobinatrice del tipo schematizzato nella Figura 4d

Dimensioni della guida anulare 11 : 0,6m X 1 ,3m;

Dimensioni del risalto (43): altezza circa 0, 9-1 ,1 mm, spessore 0,3-0, 4 mm, fianchi del risalto (43) a 90°

Esempio 2): filo in lega di Rame-Niobio-Titanio di sezione rettangolare come nell’Esempio 1.

Bobina oblunga come approssimativamente nelle Figure 2a-c, avente: -lunghezza 348 mm;

-a = 90°;

-numero di spire: 20

Esempio 3): filo in lega di Rame-Niobio-Titanio di sezione rettangolare come nell’Esempio 1.

Bobina oblunga come approssimativamente nelle Figure 2a-c, avente: -lunghezza 1368 mm;

-a = 90°;

-numero di spire: 20

D’altro canto, con gli stessi metodi ed attrezzature è stato anche possibile ottenere bobine di pochi centimetri di lunghezza (Esempio 4: bobina lunga 77 mm, 7 spire).

Sebbene il settore della fisica delle particelle nucleari sia il settore tecnologico originario, e al quale si rivolgono, le bobine, i dispositivi e i metodi più sopra descritti, gli insegnamenti del presente trovato possono trovare applicazione anche al di fuori di tale settore, in qualsiasi caso sia necessario generare capi magnetici di confinamento e/o anche di sostentamento di oggetti non microscopici.

Claims (19)

1. RIVENDICAZIONI 1) Bobina sottile (1) per elettromagnete, comprendente uno strato inferiore (5) e uno strato superiore (4) sovrapposti tra loro, ciascuno dei quali è a sua volta costituito da una spirale ottenuta da almeno un conduttore elettrico filiforme in comune tra le due spirali, e caratterizzata dal fatto che ciascuna spira dello strato inferiore (5) (rispettivamente dello strato superiore (4)) è a contatto di almeno una spira dello strato superiore (4) (rispettivamente dello strato inferiore (5)), e dal fatto che le due spirali degli strati inferiore (5) e superiore (4) vengono avvolte contemporaneamente.
2. 2) Bobina sottile secondo la Rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che gli strati inferiore (5) e superiore (4) seguono l'andamento di una superficie curva.
3. 3) Bobina sottile secondo la Rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che la continuità elettrica tra i due strati è realizzata con un unico passaggio (70) dell’almeno un conduttore elettrico filiforme in comune fra i due strati dallo strato inferiore (5) a quello superiore (4) o viceversa.
4. 4) Bobina sottile secondo la Rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che il passaggio di strato (70) avviene in corrispondenza di uno dei lati minori (32) della spira più interna dei due strati inferiore (5) e superiore (4).
5. 5) Bobina sottile secondo la Rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che l’almeno un conduttore elettrico filiforme ha sezione trasversale rettangolare orientata con il suo lato maggiore (aa^) circa normale alla superficie mediana della bobina sottile.
6. 6) Bobina secondo la Rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che le sezioni dei fili di spire adiacenti dello strato superiore (4) sono almeno parzialmente incastrate e/o agganciate con quelle dello strato inferiore (5).
7. 7) Metodo per la produzione di bobine secondo la Rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto di comprendere i seguenti passi: -fissare su un supporto basculante (20) un’anima interna (6), attorno alla quale la bobina da formare (1 ) possa venire avvolta, -posizionare un tratto del conduttore filiforme da avvolgere in prossimità della propria mezzeria contro l’anima interna (6), la quale fa parte di un dispositivo di formatura e contenimento (39) atto a contenere e mantenere in forma la bobina da formare (1 ) durante il processo di avvolgimento; -avvolgere le spire della bobina da formare (1 ) facendo ruotare in versi tra loro opposti, relativamente all’anima interna (6), due dispositivi svolgitori (16,17) -ciascuno dei quali è atto a svolgere almeno la metà della lunghezza di conduttore filiforme necessaria ad avvolgere la bobina (1 ) completa- dove i movimenti di rotazione dei due rocchetti (53,53’) -i quali appartengono ai dispositivi svolgitori (16,17-) rispetto all'anima interna (6) hanno assi di rotazione (72) sostanzialmente ortogonali alle due maggiori dimensioni della bobina da formare e/o dell’anima interna (6), e allo stesso tempo facendo basculare il supporto basculante (20) almeno attorno a un asse (D-D) sostanzialmente parallelo alla dimensione maggiore della bobina da formare, in modo da agevolare l’avvolgimento del conduttore filiforme sulla bobina da formare (1), e, in modo da formare lo strato superiore (4) contemporaneamente a quello inferiore (5).
8. 8) Metodo secondo la Rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che, dopo aver avvolto la semispira i-esima (Si) dello strato superiore (4) (risp. inferiore 5), la semispira {i+1)-esima (Si+i) di tale strato (4) non viene avvolta prima che non sia stata avvolta la semispira i-esima (Si’) dello strato inferiore (5) (risp.superiore 4).
9. 9) Metodo secondo la Rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che lo strato inferiore (5) e superiore (4) vengono avvolti in modo tale che ciascuna semispira (Si) dello strato superiore (4) venga avvolta sempre prima della corrispondente semispira (Si’) dello strato inferiore (5), e in modo che il tratto di conduttore filiforme (62) che và a formare lo strato superiore (4) venga avvolto passando sempre sopra il tratto di conduttore filiforme (61) che và a formare lo strato inferiore (5).
10. 10) Metodo secondo almeno una delle Rivendicazioni da 7 a 9, caratterizzato dal fatto che i tratti di conduttore filiforme (61,62) vengono avvolti sulla bobina da formare (1) tensionati con una forza opportunamente controllata.
11. 11) Metodo secondo almeno una delle Rivendicazioni da 7 a 10, caratterizzato dal fatto che le semispire inferiori e superiori della bobina da formare (1) vengono compattate, preformate e bloccate, mantenendole in tensione, da mezzi di serraggio (40) via via che vengono avvolte..
12. 12) Metodo secondo una delle Rivendicazioni da 7 a 11 , caratterizzato dal fatto che la sezione del conduttore filiforme è rettangolare.
13. 13) Metodo secondo almeno una delle Rivendicazioni da 9 a 12, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre i seguenti passi: - far traslare in senso alterno la detta anima interna (6) lungo una corsa sostanzialmente rettilinea (18) e ortogonale alla dimensione maggiore della bobina(1 ) da avvolgere e/o della detta anima (30), mentre allo stesso tempo i due dispositivi di svolgimento (16,17) vengono movimentati facendoli inseguire ruotando nello stesso senso lungo un medesimo percorso oblungo (19), chiuso e trasversale alla detta corsa rettilinea (18), i due estremi (E1 , E2) della quale giacciono al di fuori della proiezione (P1-P2) del percorso oblungo (19) sulla detta corsa sostanzialmente rettilinea (18).
14. 14) Dispositivo atto a realizzare il metodo secondo la Rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto di comprendere - un telaio (10) di supporto dei vari organi meccanici ed elettrici della macchina: - una navetta (12), la quale supporta il detto supporto basculante (20), e la quale può compiere una corsa sostanzialmente rettilinea (18) su una guida rettilinea (15), il supporto basculante (20) supportando un detto dispositivo di formatura e contenimento (39) atto a contenere e mantenere in forma la bobina da formare (1 ) durante il processo di avvolgimento, il quale dispositivo di formatura e contenimento (39) comprende a sua volta una detta anima interna (6) attorno a cui le spire vengono avvolte; - una coppia di carrelli (13,14), ciascuno dei quali reca un dispositivo svolgitore di conduttore filiforme (16, risp. 17) atto a svolgere almeno la metà delia lunghezza di conduttore filiforme necessaria ad avvolgere la bobina completa, ed entrambi i carrelli (13,14) possono scorrere lungo una medesima guida anulare (11), la quale è fissa rispetto al detto telaio (10) della macchina- forma un percorso oblungo, chiuso e trasversale alla guida rettilinea (15) e caratterizzato inoltre dal fatto che i due estremi (Ei, E2) della guida rettilinea (15) giacciono al di fuori della proiezione (PTP2) del percorso oblungo della detta guida anulare (11) sulla guida rettilìnea (15), e che la corsa sostanzialmente rettilinea (18) giace in un piano (Pgr) parallelo al e situato al disotto del piano (Pgo) che contiene la guida anulare (11).
15. 15) Dispositivo secondo la Rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che la detta guida anulare (11) forma un percorso chiuso sostanzialmente rettangolare e sostanzialmente ortogonale alla guida rettilinea (18).
16. 16) Dispositivo secondo la Rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che il detto supporto basculante (20) può basculare almeno attorno a un asse (D-D) sostanzialmente parallelo al piano (Pgo) della guida rettilinea (15) e perpendicolare alla guida (15) stessa.
17. 17) Dispositivo secondo la Rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che l’anima interna (6) presenta un intaglio obliquo (31) atto a promuovere il passaggio di livello (70) del conduttore filiforme, all'inizio della bobinatura, dallo strato inferiore (5) allo strato superiore (4) della bobina da formare (1 ) o viceversa.
18. 18) Dispositivo secondo la Rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che l'anima interna (6) presenta, almeno lungo la sua dimensione maggiore, fianchi (36) conformati in modo tale da sfasare, in direzione tangenziale rispetto alla superficie media della bobina 1 , la prima spira S1 dello strato superiore rispetto alla prima spira S1’ dello strato inferiore.
19. 19) Dispositivo secondo la Rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che la detta navetta comprende mezzi di serraggio (40), atti a bloccare, preformare e mantenere in tensione il conduttore filiforme delle spire della bobina (1 ) già avvolte sulla navetta 20) Dispositivo secondo la Rivendicazione 19, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di serraggio (40) comprendono almeno due ganasce (41 ) basculanti solidalmente con il detto supporto basculante (20). 21) Dispositivo secondo la Rivendicazione 20, caratterizzato dal fatto che le ganasce (41 ) comprendono ciascuna un profilo di accostamento (470) con la bobina sottile (1) conformato in modo tale da compattare le spire dello strato inferiore (5) maggiormente di quelle dello strato superiore (4). 22) Dispositivo secondo la Rivendicazione 21 , caratterizzato dal fatto che il profilo di accostamento (470) presenta almeno un risalto (43) atto a compattare le spire dello strato inferiore (5) maggiormente di quelle dello strato superiore (4). 23) Dispositivo secondo la Rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che i detti dispositivi svolgiteli di conduttore filiforme (16,17) comprendono ciascuno - un rocchetto (53, 53’) di svolgimento del conduttore filiforme con cui avvolgere la bobina da formare (1 ) - mezzi di tensionamento, atti a svolgere e/o riawolgere il rocchetto (53, 53’) di svolgimento con una coppia opportunamente controllata. 24) Dispositivo secondo la Rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che i detti dispositivi svolgitori di conduttore filiforme (16,17) comprendono ciascuno mezzi dosatori (55) di una resina sintetica (540) supportati da una leva basculante (54) orientata dal tratto di conduttore filiforme (61 ,62) teso tra il rocchetto (53) e la bobina da formare (1 ), e caratterizzato inoltre dal fatto che il conduttore filiforme viene svolto dal rocchetto di svolgimento (53) e viene ricoperto di detta resina sintetica (540) attraversando i mezzi dosatori (55). 25) Dispositivo secondo la Rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che gli avanzamenti dei due carrelli (13,14), i dispositivi svolgitori di conduttore filiforme, l'avanzamento della navetta (12) e il basculamento del supporto basculante (20) vengono controllati indipendentemente l’uno dall'altro da una unità logica (57) 26) Dispositivo atto a realizzare il metodo secondo la Rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto di comprendere - un telaio (10) di supporto dei vari organi meccanici ed elettrici della macchina - un supporto basculante (20) secondo almeno un asse (D-D) -Il quale asse (D-D) è fisso rispetto al detto telaio (10) della macchina-, sul quale la bobina da formare (1 ) viene avvolta e dove il detto supporto basculante (20) supporta un dispositivo di formatura e contenimento (39) atto a contenere e mantenere in forma la bobina da formare (1 ) durante il processo di avvolgimento, il quale dispositivo di formatura e contenimento (39) comprende a sua volta un’anima interna (6) attorno a cui le spire vengono avvolte - una coppia di dispositivi svolgitori (16,17), ciascuno dei quali è atto a svolgere almeno la metà della lunghezza di conduttore filiforme necessaria ad avvolgere la bobina (1) completa, con il quale conduttore filiforme la bobina da formare (1) viene avvolta, e ciascuno dei quali dispositivi svolgitori (16, risp.17) avvolge le spire della bobina da formare (1) ruotando, in senso opposto all’altra dispositivo svolgitore (17, risp.16), attorno al detto supporto basculante (20) . 27) Dispositivo secondo la Rivendicazione 26, caratterizzato dal fatto che ciascuno dei detti dispositivi svolgitori (16, risp. 17) è fissato a un braccio (70, risp.71) il quale può ruotare attorno a un asse (72) sostanzialmente perpendicolare all'asse di basculamento (D-D) del supporto basculante (20). 28) Dispositivo secondo la Rivendicazione 26, caratterizzato dal fatto che ciascuno dei detti dispositivi svolgitori (16, risp.17) è supportato da un carrello (13, rispettivamente 14) il quale può scorrere su una guida anulare (11, rispettivamente 11’) che circonda il supporto basculante (20), i carrelli (13,14) scorrendo ciascuno lungo la rispettiva guida (11 ) e (11 ’). 29) Dispositivo secondo la Rivendicazione 26, caratterizzata dal fatto che il dispositivo svolgitore (17) che eroga il tratto di conduttore filiforme (62) per avvolgere lo strato superiore (4) fa passare il tratto di condutore filiforme (62) teso tra il deto mezzo svolgitore (17) e la spira dello strato superiore (4) da formare sempre al di sopra del tratto di conduttore filiforme (61) teso tra il mezzo svolgitore (16), che eroga il trato di condutore filiforme (61) per formare lo strato inferiore (5), e la spira in formazione dello strato inferiore (5) della bobina da formare (1). 30) Dispositivo secondo la Rivendicazione 26, caratterizzato dal fatto che l’anima interna (6) presenta un intaglio obliquo (31) atto a promuovere il passaggio di livello (70) del conduttore filiforme, all’inizio della bobinatura, dallo strato inferiore (5) allo strato superiore (4) della bobina da formare (1) o viceversa. 31) Dispositivo secondo la Rivendicazione 26, caratterizzato dal fatto che l'anima interna (6) presenta, almeno lungo la sua dimensione maggiore, fianchi (36) conformati in modo tale da sfasare in direzione tangenziale alla superficie media della bobina 1 da formare la prima spira S1 dello strato superiore rispetto alla prima spira S1’ dello strato inferiore. 32) Dispositivo secondo la Rivendicazione 26, caratterizzato dal fatto che il supporto basculante (20) comprende mezzi di serraggio (40), ati a bloccare, preformare e mantenere in tensione il conduttore filiforme delle semispire della bobina (1) già avvolte attorno all’anima interna (6) 33) Dispositivo secondo la Rivendicazione 32, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di serraggio (40) comprendono almeno due ganasce (41 ) basculanti solidalmente con il detto supporto basculante (20). 34) Dispositivo secondo la Rivendicazione 33, caratterizzato dai fatto che le ganasce (41) comprendono ciascuna un profilo di accostamento (470) con la bobina sottile (1 ) conformato in modo tale da compattare le spire dello strato inferiore (5) maggiormente di quelle dello strato superiore (4). 35) Dispositivo secondo la Rivendicazione 34, caratterizzato dal fatto che ('almeno un profilo di accostamento (470) presenta almeno un risalto (43) atto a compattare le spire dello strato inferiore (5) maggiormente di quelle dello strato superiore (4). 36) Dispositivo secondo la Rivendicazione 26, caratterizzato dal fatto che i detti dispositivi svolgitori di conduttore filiforme (16,17) comprendono ciascuno - un rocchetto (53, 53’) di svolgimento del conduttore filiforme con cui avvolgere la bobina da formare (1 ) - mezzi di tensione mento, atti a svolgere e/o riavvolgere il rocchetto (53, 53'). di svolgimento con una coppia opportunamente controllata. 37) Dispositivo secondo la Rivendicazione 26, caratterizzato dal fatto che i detti dispositivi svolgitori di conduttore filiforme (16,17) comprendono ciascuno mezzi dosatori (55) di una resina sintetica (540) supportati da una leva basculante (54) orientata dal tratto di conduttore filiforme (61 ,62) teso tra il rocchetto (53) e la bobina da formare (1 ), e caratterizzato inoltre dal fatto che il conduttore filiforme viene svolto dal rocchetto di svolgimento (53) e viene ricoperto di detta resina sintetica (540) attraversando i mezzi dosatori (55). 38) Dispositivo secondo la Rivendicazione 26, caratterizzato dal fatto che gli spostamenti dei due dispositivi svolgitori di conduttore filiforme (16,17), il tensionamento del conduttore filiforme svolto dai detti dispositivi svolgitori, e il basculamento del supporto basculante (29) vengono controllati indipendentemente l'uno dall'altro da una unità logica (57); 39) Metodo per la finizione di bobine sottili 1 secondo la Rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto di comprendere i seguenti passi: - predisporre una bobina avvolta all'interno di mezzi di formatura e contenimento (39), secondo uno dei metodi alle Rivendicazioni da 6 a 12; - predisporre un dispositivo per la reticolazione di bobine secondo la Rivendicazione 1,comprendente una base di appoggio (500) la quale a sua volta comprende due appoggi (501, 501') e mezzi (502) atti ad applicare una forza di compressione verticale sul dispositivo di formatura e contenimento (39); predisporre almeno una coppia di ganasce ausiliarie (460, 460') di forma cilindrica e aventi sezione trasversale sostanzialmente piatta e speculare con quella dell'altra ganascia ausiliaria (rispettivamente 460', 460); porre la bobina formata 1, all'interno del dispositivo di formatura e contenimento (39), all'interno di un corpo di guida (4500) -atto a contenere e guidare almeno gli scorrimenti delle due ganasce ausiliarie (460, 460'), e al centro di una struttura a stella costituita dai mezzi per applicare una forza di compressione verticale e dalle due ganasce ausiliarie (460, 460') appoggiate lungo due loro primi lati (4601, 4601’) sui due appoggi (501, 501’), e su due loro secondi lati (4600, 4600’), opposti ai precedenti primi lati (4601, 4601’), appoggiate contro i lati maggiori (7) della bobina formata 1 , in modo da comprimere questi ultimi (7) con le forze di reazione vincolare sostanzialmente simmetriche degli appoggi inclinati (501, 501’) alla pressione verticale applicata sui mezzi di formatura e contenimento (39) dai mezzi (502) atti ad applicare una forza di compressione verticale. 40) Metodo secondo la Rivendicazione 39, caratterizzato dal fatto che i mezzi (502) atti ad applicare una forza di compressione verticale sono costituiti da un cilindro idraulico o pneumatico, e il corpo di guida (4500) è costituito da un supporto amovibile (45) che può essere fissato e/o rimosso con fissaggi rapidi sul supporto basculante (20) secondo la Rivendicazione 13, e il quale supporto amovibile (45) presenta su un piano di mezzeria un foro verticale 503 entro cui è libero di scorrere un perno 504 di guida verticale appartenente alla base di appoggio (500), e caratterizzato inoltre dal fatto che le ganasce ausiliarie (460, 460’) durante la compressione della bobina formata (1 ) possono scorrere all'interno dello spessore cilindrico (Lp) tra il coperchio (44) e la superficie esterna (452) del supporto amovibile (45). 41) Metodo secondo la Rivendicazione 39, comprendente inoltre l’operazione di collegare i capi della bobina 1 fissata sul supporto amovibile ad un alimentatore stabilizzato in temperatura e portarla, tramite effetto Joule, ad una temperatura stabilizzata T0 in modo da indurre la reticolazione della resina sintetica (540). 42) Metodo di produzione di bobine sottili a doppio strato, caratterizzato dal fatto di comprendere i seguenti passi: - avvolgere una bobina sottile a doppio strato secondo una delle Rivendicazioni da 1 a 6 e secondo un metodo come secondo almeno una delle Rivendicazioni da 7 a 13, comprendendo l’uso di un dispositivo secondo almeno una delle Rivendicazioni da 14 a 38; - aprire i mezzi di serraggio (40), e bloccare in compressione ciascuno dei due lati maggiori 7 della bobina formata 1 con una ganascia ausiliaria (460,460’) bloccata sul supporto amovibile (45); - rimuovere il supporto amovibile (45) dal supporto basculante (20) e applicare ad esso ed alla bobina (1) su di esso fissata il metodo secondo almeno una delle Rivendicazioni da 39 a 41.