Brevet FR2122482A1 — publié le 19720901

i 2122482 Les noyaux des machines dynamoélectriques sont souvent composés de nombreuses couches de tôles très minces servant à canaliser le flux magnétique dans la direction voulue tout en évitant l'apparition non souhaitable de courants de Foucault. Ces tôles 5 sont en général réalisées par poinçonnage de tôles fines en fer au silicium recouvertes d'un film isolant, et elles ont la forme de secteurs circulaires dont la partie interne a été découpée. Ces parties découpées forment, lorsqu'on superpose de nombreuses couches de tôles, les dents et les encoches du noyau de la machine 10 dynamoélectrique, destinées à recevoir les enroulements. Gomme les tôles sont très fines, les angles saillants sont particulièrement sujets à des défauts causés par arrachement ou par torsion, et lorsque l'angle saillant d'une tôle se trouve au fond d'une encoche, ces défauts sont particulièrement difficiles à déceler et à 15 réparer. Dans certaines conditions de "fonctionnement, le contact métal-métal entre tôles peut aonner lieu à des courants de circulation j il se produit alors un échauffement excessif occasionnant des dégâts au noyau. En conséquence, l'invention a pour but de réaliser un noyau 20 de machine dynamoélectrique perfectionné, comportant des tôles de forme simplifiée et pouvant être fabriqué de façon'économique. L'invention a également pour but de réaliser un noyau feuilleté de machine dynamoélectrique de façon à réduire les échauffe-ments excessifs produits par des contacts métal-métal intempestifs 25 entre les tôles. Les moyens de réalisation et de mise en oeuvre de la présente invention, ainsi que ses avantages et caractéristiques, seront mis en évidence dans la suite de la description donnée en référence aux dessins annexés dans lesquels : 30 - la figure 1 est une vue en bout, en coupe partielle, du nayàtr et de la carcasse d'une machine dynamoélectrique, sans les enroulements. - la figure 2 est une vue en perspective représentant schématique-ment une réalisation connue. 35 - la figure 3 est une vue en perspective représentant schématique-ment une forme de réalisation de l'invention. - les figures 4, 5, 6 représentent des variantes de l'invention dans lesquelles les tôles ont -une, deux ou trois dents. 72 01527 2 2122482 En bref, l'invention est mise en oeuvre en réalisant des tôles dissymétriques comprenant d'un côté une partie en forme de dents complète et de l'autre côté une partie en forme d'encoches complète. Le noyau de la machine dynamoélectrique est composé de 5 couches dans lesquelles les tôles de deux couches adjacentes sont disposées de façon que les "bords pourvus d'encoches s'étendent en sens inverse. Les tôles sont disposées sur des barres de claveta-ge de matière telle que les tôles dont les parties en forme d'encoches se recouvrent soient réunies par une barre de clavetage com-10 mune. La figure 1 représente une machine dynamoélectrique 1 comprenant une carcasse composée d'une enveloppe 2 et de nervures transversales 3 réparties axialement. Des barres de clavetage 4 et 5 sont disposées longitudinalement et réparties circulairement le 15 long des bords internes des nervures 3« Elles peuvent être munies sur leur face interne de queues d'aroride ou d'éléments de fixation 6 servant à maintenir les tôles découpées 7 en position correcte. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, les tôles 7 sont dissymétriques par rapport à leur ligne médiane en ce sens 20 que, d'un côté, élles ont une partie en forme de dent complète 8 et de l'autre une partie en forme d'encoche complète 9. Des tôles partiellement ou totalement dissymétriques ont déjà été utilisées dans les techniques antérieures. En particulier, le brevet des Etats-Unis d'Amérique n2 1.756.672 décrit une tôle 25 dans laquelle les dents sont partiellement dissymétriques par rapport à la ligne médiane de la tôle î de même, une publication de la Société "English Electric Company" intitulée "Developments in large turbo-alternators for thermal Power Stations", Prceeedings of Conférence, November 1957, décrit à la page 16 une tôle totalement 30 dissymétrique. Toutefois on verra dans la description qui va suivre que l'invention concerne une disposition particulière de tôles dissymétriques dans un noyau de machine dynamoélectrique, cette disposition étant entièrement originale. 35 L'examen d'une réalisation connue représentée en perspective sur la figure 2 permettra de mieux comprendre l'invention. On pourra comprendre le problème qui se pose en considérant trois tôles 10, 11 et 12 portées par deux barres adjacentes 4 et 5. Les tôles 72 01527 3 2122482 qui sont d'une réalisation classique sont symétriques par rapport à leur ligne médiane. Elles comportent une encoche complète 13 au milieu et deux demi-encoches 14» 15, de part et d'autre. Les angles rentrants tels 16 ne posent pas de problèmes de manutention 5 particuliers, mais par contre les angles saillants tels 17 et 18 peuvent être arrachés ou se déformer et, comme il se trouve au fond de l'encoche, une fois l'assemblage des tôles réalisé, il est difficile de s'en rendre compte. Dans les conditions normales de fonctionnement, le noyau 10 magnétique d'un grand générateur offre une faible réluctance au flux de la machine. Toutefois dans des conditions de fonctionnement sous des tensions efficaces élevées, le noyau magnétique se sature à son extrémité et un flux de fuite traverse les espaces d'air situés derrière le noyau. Ce flux de fuite donne lieu à des 15 tensions induites dans les barres de clavetage. Du fait des tensions induites dans les barres de clavetage et à cause du grand nombre de circuits électriques établis par les brides d'interconnexion et les nervures transversales, des courants peuvent circuler dans les barres de clavetage, les brides et les 20 nervures transversales, ces courants étant engendrés par les tensions induites dans les barres de clavetage. Ainsi'il existe une différence de potentiel entre deux barres voisines 4 et 5• Si on considère le cas où les deux angles saillants d'encoches de la tôle 10 entrent en contact avec les tôles 11, 12, on s'aperçoit 25 qu'aucun courant ne passe au point 17 car les tôles 10 et 11 sont sur la même barre 4 et ne sont donc pas soumises à une différence de potentiel. Par contre, le contact établi par l'angle saillant d'encoche 18 assure le passage du courant entre les collecteurs 4, 5, ce qui peut donner lieu à un échauffement excessif. 30 Le mode usuel de réalisation du noyau par empilement consis te, comme l'indique la figure 2, à décaler circulairement chaque couche de tôles d'une valeur correspondant à une encoche de sorte qu'il se produise un recouvrement au milieu. La disposition représentée se reproduit donc continuellement, les trois tôles dessi-35 nées montrant toutes les conditions possibles. La figure 3 représente un mode préféré de réalisation de l'invention où des tôles dissymétriques 20, 21, 22 sont disposées sur des barres 4, 5. Chacune des tôles, 20 par exemple, comprend 72 01527 4 2122482 d'un côté une partie en forme de dent complète 8 et de l'autre une partie en forme d'encoche complète 9. De cette manière, il n'y a qu'un angle d'encoche saillant 23 sur la tôle 20 alors que l'autre bord 24 est droit sur toute sa 5 longueur. Toute la couche supérieure de tôles est disposée de la même façon que la tôle 20 de sorte que les bords comportant une encoche complète se trouvent toujours à gauche lorsqu'on parcourt la circonférence du noyau. Une couche de tôles sur deux est disposée de cette façon sur une longueur donnée du noyau. 10 Selon une deuxième caractéristique de l'invention, les cou ches de tôles intermédiaires sont retournées de façon à être orientées dans tua sens contraire. Ce fait est illustré par la tôle 22 dont la partie située à droite 25 forme une encoche complète et la partie située à gauche 26 forme une dent complète. La couche com-15 plète composée des tôles 21 et 22 est réalisée de la même façon, les bords comportant une encoche complète étant situés à droite car les tôles sont retournées. L'angle saillant d'encoche de la tôle 21 est partiellement caché sur la figure, mais désigné par la référence 27. 20 On remarquera que la disposition des tôles est telle que les deux tôles 20, 21 dont les parties en forme d'encoche se recouvrent sont placées sur la même barre de clavetage, 4 en l'occurence. Par suite, les tensions induites entre les barres 4 et 5 ne peuvent entraîner le passage d'un courant d'une couche de tôles à la suivan-25 te par l'intermédiaire des angles saillants d'encoche. Bien que les tôles 20 et 22 se recouvrent également et soient disposées sur deux barres différentes 4 et 5, il n'y a pas d'angles saillants au fond de l'encoche. Les tôles, telle 20 sur la figure 3, font apparaître une en-30 coche de barre vide 29. De fait, ceci n'est pas nécessaire si l'on réalise les couches intermédiaires par retournement des tôles sur toute la longueur du noyau du générateur car on obtient un recouvrement satisfaisant au moyen d'une seule encoche de barre de clavetage par tôle. C'est pourquoi l'invention met en oeuvre des tô-35 les dissymétriques comprenant chacune une seule encoche de barre de clavetage, comme indiqué à la figure 1. Néanmoins on peut prévoir une encoche de barre de clavetage supplémentaire 29 si l'on veut utiliser la disposition améliorée sur une partie seulement du 72 01527 5 2122482 noyau, l'autre partie étant réalisée par un empilement classique. Dans ce cas, chaque couche est décalée d'une encoche dans la partie d'empilage classique utilisant l'encoche de barre supplémentaire 29, et le recouvrement se fait au milieu de la tôle comme dans la 5 réalisation connue de la figure 2. Illustrant une variante de l'invention, la figure 4 représente des tôles à une seule dent 30,- 31 et des couches intermédiaires de tôles retournées 32, dessinées en traits interrompus et réduites en dimensions afin de permettre de mieux les repérer. Les 10 parties de recouvrement comportant des encoches complètes 33, 34 dans deux couches adjacentes se trouvent sur les tôles 31, 32 qui sont maintenues par une même barre de clavetage 5. Les tôles 30, 32, qui ne sont pas sur une même barre ont soit des bords droits 35, soit des angles rentrants d'encoche 36 non susceptibles de po-15 ser les problèmes indiqués plus haut. La figure 5 représente des tôles 40, 41, à deux dents dont les bords en forme d'encoche complète sont tournés vers la gauche (ou dans le sens inverse des aiguilles d'une montre) et des couches alternées de tôles retournées, telle 43, dont les bords en 20 forme d'encoche complète 44 sont dirigés vers la droite (ou dans le sens des aiguilles d'une montre). Les tôles 41 et 43 qui se recouvrent sur les côtés en forme d'encoches sont situées sur la même barre 5- La figure 6 représente une disposition à trois dents par tô-25 le, où les tôles 50, 51 sont orientées dans un sens de façon à former une couche, et des tôles telle 52 sont retournées, comme il est indiqué sur la figure, de façon à former les couches intermé-diaires. Comme précédemment, les tôles 51 et 52 qui se recouvrent sur les bords en forme d'encoche sont disposées sur la même barre 30 5» Les tôles 50, 52 qui se recouvrent et sont disposées sur des barres voisines 4, 5, n'ont pas d'angles saillants d'encoche susceptibles de se toucher, bien qu'elles puissent être à des potentiels différents. L'invention permet d'obtenir une structure de noyau en tôles 35 qui est simple et qui utilise une seule barre de clavetage par tôle. Cette construction apporte des simplifications et une réduction des risques d'endommagement des tôles grâce à l'utilisation de tôles asymétriques. k. 72 01527 6 2122482 Un noyau en tôles réalisé par le procédé suivant l'invention en retournant les couches alternées de tôles dissymétriques a permis de réduire les risques d1échauffement excessif dû aux tensions induites dans les barres de clavetage. L'invention s'applique à des tôles comportant un nombre quelconque de dents à la condition qu'ite soient disposés de façon à produire des recouvrements, comme indiqué précédemment. 72 01527 7 2122482 REVENDICATIONS I- Machine dynamoélectrique comprenant une série de barres de clavetage longitudinales réparties circulairement dans une carcasse et supportant un certain nombre de couches de tôles formant un 5 noyau à encoches, caractérisée en ce qu'elle comprend un noyau comportant plusieurs premières et secondes couches de tôles alternées, chaque tôle étant asymétrique par rapport à sa ligne médiane, de manière à former d'un côté une dent complète et de l'autre une encoche complète, en ce que les bords à encoches des tôles de la 10 première couche sont orientés circulairement dans un sens et les bords à encoches des tôles de la seconde couche sont orientés en sens contraire, et en ce que deux tôles prises dans les première et seconde couches et se recouvrant sur leurs bords à encoches sont disposées sur une barre de clavetage.commune. 15 2- Machine dynamoélectrique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chaque tôle comprend des dents complètes supplémentaires et un nombre égal d'encoches complètes supplémentaires, placées en alternance entre les encoches et les dents situées sur les bords. 20 3- Procédé de fabrication par empilement d'une section de noyau de machine dynamoélectrique comprenant plusieurs barres de clavetage longitudinales réparties circulairement, caractérisé en ce qu'on forme une tôle dissymétrique comportantévidement pour barre de clavetage sur son bord externe, une encoche complète d'un côté et 25 une dent complète de l'autre côté, en ce qu'on dispose une première couche de la section de noyau en plaçant successivement les tôles de façon que les évidements soient situés sur les barres de . clavetage correspondantes, et que les encoches.soient orientées dans un sens, en ce qu'on empile une seconde couche du noyau en re-30 tournant les tôles et en les plaçant de façon que les évidements de barres soient engagés sur les barres correspondantes et que les . encoches soient orientées dans le sens inverse afin de produire un recouvrement d'encoches pour une même barre de clavetage, et en ce qu'on poursuit l'empilement en formant des couches alternées de la 35 manière définie plus haut.