Brevet FR2010167A1 — publié le 19700213

La présente invention se rapporte à une machine 4ynamo^-élec-trique dans laquelle sont incorporés des moyens ,-de refroidissement par liquide. Des machines dynamo-électriques refroidies par liquide qui 5 utilisent un liquide circulant dans des canaux ménagés autour de la carcasse et dans le rotor sont déjà connues. Cependant, la difficulté rencontrée avec de telles machines réside dans le refroidissement des enroulements. Par conséquent, un oh jet de la présente invention consiste à 10 réaliser une machine dynamo-électrique refroidie par liquide dans laquelle des moyens sont prévus pour refroidir les enroulements. la machine dynamo-électrique réalisée selon la présente invention utilise de l'huile qui circule dans des canaux ménagés autour de la carcasse et dans le rotor ainsi que de l'huile qui circule 15 depuis le rotor dans des organes en forme de coin agencés entre les enroulements polaires du rotor afin de les refroidir. : Oet objet et ces caractéristiques et'd'autres encore de la présente invention apparaîtront plus clairement de la description détaillée qui suit ainsi que des dessins y annexés, étant bien en-20 tendu que ceux-ci ne sont donnés qu'à titre d'exemple nullement limitatif. Sur les dessins : I«, Fig. 1 est une vue en coupe d'une machine dynamo-électrique équipée selon l'invention ; 25 la Fig. 2 est line vue en coupe prise le long de la ligne 2-2 de la Fig. 1 j lia Fig. 3 est une vue en coupe d'un ôrgan,e. en forme de coin selon l'invention; La Fig. 4 est une vue développée de l'organe en forme de coin . 30 de la Fig. 3 » la Fig. 5 représente une entretoise utilisée; avec-l'organe eji forme de coin de la Fig. 3 î et r la Fig. 6 est une vue partielle d'une frette utilisée à la fois pour le maintien en position et le refroidissement. 35 En se reportant maintenant aux dessins, on y voit une machine dynamo-électrique indiquée dans son ensemble par le numéro de référence 1 qui, à titre d'exemple, est une génératrice du type sans balais. La génératrice 1 possède une carcasse 2 et un rotor indiqué dans son ensemble par le numéro de référence 3 et comprend une gé-40 nératrice principale 4, une excitatrice 5 et une génératrice auxi 69 18184 2 2010167 liaire à aimant permanent 6; La génératrice principale 4 possède un enroulement statorique 7 ràonté dans la carcasse 2 d'une manière convenable et un enroulement rotorique coopérant *8 b'ôbiné'; svtC- desr pôles feuilletés" 9 montés sur le rotor 3 •- De même ,l'Excitatrice 5. possède 5 un enroulement statorique i0'm La carcasse comprend -une bride de montage 14 destinée à fixer 10 la génératrice 1 sur un moyen d'entraînement (non représenté), tel qu'une machine hydraulique d'entraînement à vitesse constante. La bride 14 est pourvue d'un canal 15 dont une extrémité est destinée à être reliée à une source d'alimentation en huile, laquelle est formée dans le cas présent par la machine hydraulique d'entraînement 15 à vitesse constante. L'autre extrémité du canal 15 est reliée à des rainures parallèles 16 ménagées à la périphérie d'une partie 17 de la carcasse 2. Un organe cylindrique 18 entoure la partie 17 et coopère avec les rainures 16 pour former des canaux étanches. Les autres extrémités des rainures 16 sont reliées à un canal 20 19 ménagé dans une partie 20 de la.carcasse 2. L'autre extrémité du canal 19 est reliéé à un canal 21 ménagé dans un palier du type à manchon 22. Le canal 21 est relié à un canal 23 prévu dans un arbre 24 du rotor 3» L'arbre 24 comprend un arbre externe 25 sur.lequel sont montés les enroulement s rotoriques 8 et 10 et le rotor à aimant 25 permanent 13» L'arbre 25 est monté dans la carcasse 2 au moyen d'un palier du type à roulement 26, en vue de sa rotation. TJn arbre interne 27 est ajusté à l'intérieur de l'arbre externe 25 et comprend à sa périphérie une rainure hélicoïdale 28. Le canal 23 communique pàr dès orifices 29 pratiqués dans l'arbre interne 27 avec une cham-30 bre 30 ménagée entre les' arbres 25 et 27. Une extrémité de la rainure hélicoïdale 28 est reliée à'la chambre;30 tandis que l'autre 'extrémité de cette*rainure'est reliée à une: chambre 31 prévue fiana l'autre extrémité de l'arbre--25.' àe dernier se termine par une partie cannelée 32 destinée à venir en engagement avec un «organe coopé-35 rant de la machine d'entraînement." La partie "32 possède--un canal 33 ëh cdimnuïii'cationàvecla" chambre' 31 et dest-inéa; -^tre-'-ir-élié 'èt'--un; i canal coopétarrt de7'la ;machiïie' d1 entraînemeiat' : r'"v ; Outre là'rainure-hélicoïdale 28, l'arbre interne 27 possède une rainure "circulaire périphérique 34; Une''pluralité de petits ori-40 fices 35/'d'un âiâiftè'tr"ë "par éxemjJlV de' 5'mm, sont pratiqués" dans 69 18184 3 2010167 l'arbre externe 25 et également espacés les uns des autres autour de celui-ci, ces orifices étant en alignement avec la rainure 34-En alignement avec les orifices 35 se trouve -un déflecteur 36 fixé à l'arbre 25. le déflecteur 36 présente "une pluralité de perfora-5 tions 37 disposées en cercle qui permettent le passage de l'huile, comme cela apparaîtra par la suite. Un séparateur 38 en matière isolante est disposé au voisinage du déflecteur 36* Des orifices 39 similaires aux orifices 35 sont prévus dans l'arbre 25 en communication avec la chambre 31. De même, un déflecteur 40 et un sépara-10 teur 41 sont également associés aux orifices 33. L'arbre interne 27 possède également une autre rainure circulaire périphérique 42 disposée en alignement avec des orifices 43 pratiqués dans l'arbre externe 25. Chaque orifice 43 est en alignement avec un canal 44 qui traverse l'empilage feuilleté des pièces 15 polaires 9 sur lesquelles est bobiné l'enroulement rotorique 8 (Pig. 2). La partie externe d'un organe interne en forme de coin 45 est revêtue d'une couche isolante, par exemple un dépôt anodique dur 46 (Pig. 3)« la partie interne de l'organe 45 est pourvue d'une pluralité de rainures 47 qui sont représentées d'une manière déve-20 loppée à la Pig. 4. L'organe 45 est disposé entre les enroulements polaires, formant l'enroulement rotorique 8» qui sont bobinés sur les pièces polaires 9 et se trouve en contact intime avec la surface externe de ces enroulements polaires. Un canal 48 formé dans une pièce isolante 49 relie le canal 44 ménagé dans l'empilage 25 feuilleté des pièces polaires 9 aux rainures 47 ménagées dans l'organe 45. Un organe externe en forme de coin 50 est logé dans l'organe interne 45 afin que les rainures 47 constituent des canaux fermés. L'organe 50 est maintenu en position par une entretoise 51 et une 30 frette 52. Les organes 45 et 50 sont en aluminium ou en toute autre matière bonne conductrice de la chaleur. La Pig. 5 est une vue d'extrémité de l'organe externe 50, lequel est traversé par une ouverture 53» Les têtes de bobines de 1*enroulement 8 sont retenues entre 35 les déflecteurs 36 et 40 et des organes en forme de coin 54 et sont maintenues en position par les frettes 52. Les organes 54 possèdent des orifices 55 qui relient les espaces 56 situés entre les enroulements polaires formant l'enroulement 8 et l'empilage feuilleté des pièces polaires 9. Chaque frette 52 présente une pluralité de per-40 forations 57 placées en alignement avec les orifices 55 de l'organe 69 18184 4 2010167 54 (Pig. 6). • En fonctionnement, l'huile sous pression provenant de la machine à1 entraînement pénètre par le canal 15 dans les canaux 16 ménagés à la périphérie de la carcasse 2 d'où elle va au canal 19. Du 5 canal 19» lrhuile pénètre à l'intérieur de l'arbre 25 par le canal 21 et arrive au canal 23. Du canal 23, une petite fraction de l'huile est renvoyée par un léger jeu entre le palier 22 et l'arbre interne 27 pour lubrifier le palier 26. La majeure partie de l'huile pénètre dans la rainure hélicoïdale par les orifices 29 et la 10 chambre 30. Une fraction de l'huile qui s'écoule dans la rainure hélicoïdale 28 s'échappe par les orifices 35 ménagés dans l'arbre 25 et est dirigée sur le déflecteur 36 d'où elle est pulvérisée à force à travers les perforations 37 sur l'enroulement 8. Le séparateur 38 maintient l'huile en contact avec l'enroulement 8. 15 Une autre partie de l'huile qui s'écoule dans la rainure hé licoïdale 28 s'échappe par les orifices 43 ménagés dans l'arbre 25 et va par les canaux 44 traversant l'empilage feuilleté des pièces polaires 9 aux rainures 47 prévues dans les organes internes 45 et obturées par les organes externes 50 et d'où l'huile s'échappe alors 20 entre les enroulements polaires formant 1'enroulement 8; L'huile restante qui s'écoule dans la rainure hélicoïdale 28 pénètre dans la chambre 31 d'où une partie s'échappe par les orifices 39 et est dirigée sur le déflecteur 40 qui agit de la même manière que mentionné ci-dessus. Le reste de l'huile traverse le canal 33 et retourne à 25 la machine d'entraînement. L'huile provenant des déflecteurs 36 et 40 et également des organes internes 45 traverse les perforations 57 des frettes 52 et est projetée par la force centrifuge sur les têtes de bobines de l'enroulement statorique 7 pour les refroidir. La partie d'huile en 30 excès provenant du palier 26 et celle projetée sur les têtes de bobines de l'enroulement 7 situées du côté opposé à l'entraînement s'écoulent par gravité dans une cuvette 58 d'où l'huile récupérée retourne par un canal 59 à la machine d'entraînements L'huile provenant des têtes de bobines de l'enroulement 7 situées du côté de 35- l'entraînement s'écoule par gravité au fond de la carcasse 2 d'où elle est extraite par la machine d'entraînement. Ainsi est réalisée une macLine dynamo-électrique refroidie par liquide dans laquelle : la chaleur de l'enroulement rotorique est transmise par l'empilage feuilleté à l'arbre de rotor d'où elle 40 est communiquée au liquide qui s'écoule dans la rainure hélicoïdale; 69 18184 5 2010167 la surface externe des enroulements pplaires formant l'enroulement rotorique est refroidie par le liquide qui circule dans les rainures des organes internes en forme de coin et les têtes de bobines de ces ënroulements polaires sont refroidies par le liquide pulvë-5 risé sur ceux-ci par les déflecteurs ; et outre que l'enroulement statorique se trouve refroidi par le liquide qui s'écoule dans les canaux ménagés à la périphérie de la carcasse, les têtes de bobines de l'enroulement statorique sont refroidies par le liquide projeté sur celles-ci par la force centrifuge. 10 Bien que dans un but d'explication de l'invention une réali sation particulière de celleci ait été représentée et décrite, il doit être entendu que divers changements ou modifications évidents à tout homme de l'art peuvent y être apportés sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention ni sortir de son domaine. 69 18184 6 2010167 BEVENDICATIOÏÏS 1. Machine dynamo-électrique refroidie par liquide comprenant une carcasse, un rotor monté dans la carcassé avec dès enroulements polaires montés sur le rotor et un enroulement statorique monté dans la carcasse, des canaux ménagés à la périphérie de la carcasse, un 5 canal hélicoïdal ménagé dans le rotor et un moyen reliant les canaux ménagés dans la carcasse au canal hélicoïdal afin de réaliser un circuit ininterrompu dans lequel circule le liquide de refroidissement, caractérisée en ce qu'il est prévu des organes en forme de coin fixés entre les enroulements polaires du rotor et pourvus de 10 canaux, et des moyens destinés à connecter le canal hélicoïdal ménagé dans le rotor aux canaux ménagés dans les organes en forme de coin afin de permettre l'écoulèment d'une partie du liquide de refroidissement dans ces derniers canaux. 2. Machine dynamo-électrique selon la revendication 1, carac-15 térisée en ce que les enroulement polaires du rotor sont montés sur un empilage feuilleté et le moyen de connexion comprend des canaux traversant l'empilage feuilleté. 3. Machine dynamo-électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les organes en forme de coin sont maintenus en po- 20 sition par des frettes qui sont pourvues de perforations à travers lesquelles le liquide de refroidissement qui s'échappe des canaux ménagés dans les organes en forme de coin est projeté sur l'enroulement statorique. 4. Machine dynamo-électrique selon la revendication 1, carac-25 térisée en ce que les organes en forme de coin sont en une matière "bonne conductrice de la chaleur. 5. Machine dynamo-électrique selon les revendications 2 et 4, caractérisée en ce que les organes en forme de coin sont en aluminium et sont isolés de l'empilage feuilleté et des enroulements po- 30 laires du rotor par un revêtement anodique dur. 6. Machine dynamo-électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il est prévu des moyens pour évacuer le liquide de refroidissement de la carcasse. 7. Machine dynamo-électrique selon la revendication 3, carac-35 térisée en ce que l'enroulement statorique est refroidi par du liquide de refroidissement qui s'écoule dans les canaux ménagés dans la carcasse et par du liquide de refroidissement projeté sur cet enroulement statorique par la force centrifuge. 18184 - 7 2010167 8. Machine dynamo-électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les enroulements polaires du rotor sont refroidis par du liquide de refroidissement qui s'écoule dans le canal hélicoïdal ménagé dans le rotor, par du liquide de refroidissement qui s1 écoule dans les canaux ménagés dans les organes en forme de coin et par au liquide de refroidissement projeté sur les têtes de bobines de ces enroulements polaires.