Brevet FR2233736A1 — publié le 19750110

La présente invention concerne le domaine des machines électriques, et plus précisément, les enroulements rotoriques à refroidissement direct par liquide des machines synchrones à pôles non saillants. On connait un enroulement rot3rique h refroidissement direct par liquide pour une machine synchrone a pAles non saillants dans lequel chaque pôle possède des bobines concentriques couplées électriquement en série, qui sont bobinées dans le meme sens et dont les sorties sont disposées selon l'axe du rotor d'un coté de ce dernier au-delà de h partie frontale, dans des compartiments séparés, où se trouvent les connexions électriques et hydrauliques. Les inconvénients d'un tel enroulement rotorique résident dans la nécessité de prévoir des sorties allongées pour les bobines et de disposer les connexions électriques et hydrauliques de ces sorties dans un compartiment à part, limité par des frettes supplémentaires et des couronnes d'appui, qui se trouvent devant les ensembles de frettage de l'enroulement rotorique. Tout ceci provoque l'accroissement de la longeur du rotor et l'affaiblissement de son arbre. La présente invention a pour but l'élimination des incon vénients indiqués. L'invention vise la création d'un enroulement rotorique à bobines avec une réalisation des sorties des bobines et de leurs connexions électriques permettant de disposer ces connexions électriques et hydrauliques de manière plus compactent plus simple, d'un c & é du rotor, en permettant l'accès libre à ces connexions pour réaliser le contrôle et les réparations tout en diminuant la longueur du rotor. Le problème posé est atteint du fait que dans un enroulement rotorique à refroidissement direct par liquide pour une machine synchrone à piles non saillants, dont chaque pole comporte des bobines électriques en série, disposées concentriquement et bobinées dans lue même sens, dont les sorties se trouvent d'un c & é du rotor, au-delà des-parties frontales, selon l'invention, les connexions électriques des bobines sont réalisées avec des conducteurs complémentaires refroidis par le liquide directement, qui sont disposés concentriquement au-dessous de la partie frontale, tandis que les extrémités des conducteurs supplémentaires sortent selon l'axe du rotor, au-delà dè la partie frontale, dans les secteurs des sorties inférieures et supérieures des bobines, auxquelles ils sont raccordés directement ou au moyen de barrettes à section pleine. Il convient de disposer toutes les sorties des bobines coaxialement avec les conducteurs correspondants dans les rainures du- rotor, adhérant à elles. I1 est préférable dans les enroulements d'un rotor bipolaire de réaliser les connexions interpolaires dans la zone de la portion axiale de la partie frontale, sur le câté des sorties des bobines, au moins avec deux barrettes à section pleine, raccordant chacune le conducteur supérieur adhérant à la sortie de la plus grande bobine de l'enroulement d'un pole au conducteur adjacent supérieur à celle du second p8le. I1 parait également avantageux de disposer les connexions électriques et hydrauliques des sorties des bobines à proximité de la partie frontale et de les retenir contre les déplacements radiaux au moyen d'une frette commune pour l'enroulement et les connexions L'enroulement rotorique proposé à refroidissement direct par liquide, grtce à la disposition des barrettes à refroidissement direct sous la partie frontale possède une faible longueur axiale de la partie frontale sur le cOté des connexions électriques et hydrauliques. Ceci permet de réduire h longueur du rotor, de simplifier h disposition et la fixation des connexions électriques et hydrauliques des bobines. Par ailleurs, on a la possibilité de placer toutes les sorties des bobines coaxialement avec les conducteurs adhérant aux sorties dans les rainures, ce qui permet de simplifier l'assemblage du rotor. Toutes les connexions hydrauliques et électriques des bobines sont accessibles pour leur montage, leur contrôle et leur réparation. Les caracteristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente le schéma électrique simplifié de l'enroulement d'un rotor bipolaire, selon l'invention - la figure 2 représente une coupe longitudinale de la partie frontale du rotor selon l'invention - la figure 3 représente la vue générale de l'enroulement rotorique selon l'invention. L'enroulement rotorique comporte quatre bobines 1 à 4 (figures 1, 2, 3) pour chaque p81e, qui sont posées dans les rainures du rotor. Chaque bobine possède quatre spires. Le schéma (figure 1) représente les conducteurs creux 5 et les conducteurs supplémentaires 6 par une ligne unique, les conducteurs,les barrettes 7, 8 et 9 à section pleine par deux lignes parallèles, et les erdroits d'amenéè et d'évacuation du liquide, respectivement 10 et 11, par des flèches. Toutes les sorties supérieures 12 et inférieures 13 passent à partir des rainures 14 selon l > axe du rotor, au delà de la partie frontale, coaxialement avec les conducteurs dans les rainures 14 qui adhèrent à ces sorties. Les bobines 1 à 4 sont couplées électriquement en série au moyen de conducteurs supplémentaires creux 6, recourbés en arc et disposés concentriquement les uns par rapport aux autres au-dessous de la partie frontale de l'enroulement. Les extrémités 15 des conducteurs supplémentaires 6 sortent selon l'axe au-delà de la partie frontale, dans les secteurs des sorties des bobines, avec lesquelles elles sont raccordées par des barrettes 8 à section pleine. La connexion des extrémités des conducteurs supplémentaires aux sorties des bobines peut etre réalisée également directement sans barrettes 8 à section pleine. Le couplage en série des bobines de chaque pôle estré é de la façon suivante. Une sortie, inférieure, de la plus petite bobine 1 est raccordée par la barrette 7 à section pleine à une bague de contact 16 et sert de sortie à l'enroulement rotorique. L'autre sortie supérieure de la bobine 1 est raccordée par un conducteur supplémentaire 6 à la sortie inférieure de la bobine 2, dont la sortie supérieure est raccordée aussi par un conducteur supplémentaire à la sortie inférieure de la bobine 3. La sortie supérieure de la bobine 3 est raccorde par un conducteur complémentaire à la sortie inférieure de la plus grande bobine 4. La connexion interpolaire des enroulements des piles est réalisée avec deux barrettes 9 à section pleine qui se trouvent à la partie frontale, du cOté des sorties des bobines. Chacune de ces barrettes raccorde le conducteur supérieur adhérant à la sortie de la plus grande bobine 4 d'un polie avec le conducteur adjacent supérieur de la plus grande bobine 4' du second pale. Une telle connexion interpolaire est simple à réaliser et assure la symétrie complète du rotor : pondéral, thermique et magnétique. L'isolation 17, 18 et 19 des sorties des bobines et des conducteurs supplémentaires est renforcée aux endroits d'intersection avec les conducteurs des autres bobines. Sur la portion tangentielle de la partie frontale se situent, comme d'ordinaire, les transitions d'une spire à l'autre. Aux conducteurs supérieurs et inférieurs des bobines, sur les portions de transition d'une spire à une autre, sont fixées des cales 20 (figure 3), qui assurent l'appui uniforme de la partie frontale sur la frette 21 (figure 2). Aux sorties supérieures 12 des bobines et à des extrémités des conducteurs supplémentaires 6 sont raccordés des tubes métalliques 22 et 24, qui passent à travers des tubes 23 et 25 en matériau isolant. Les autres extrémités des conducteurs supplémentaires 6 sont raccordées électriquement et hydrauliquement aux sorties inférieeres des bobines 13. Le liquide de refroidissement est amené en jet ouvert au collecteur de pression qui est formé pa-r une couronne d'appui 26 et une bague façonnée 27, où le liquide arrive par le canal 28 dans un anneau fixé de façon étanche dans le corps 29 du dispositif d'admission hydraulique. Le liquide est happé par le rotor tournant à travers les tubes inférieurs 24 et 25 et sous l'effet de la force centrifuge il est chassé à travers les conducteurs supplémentaires 6 et les conducteurs creux des bobines. Ensuite le liquide est rejeté à travers les tubes supérieurs 22 et 23 sur la surface interne d'un anneau de vidange 30, qui est fixé sur la couronne d'appui 26, d'où le liquide coule dans le corps 29 du dispositif d'admission hydraulique. La saillie annulaire 31 rend étanche par rapport à l'air ambiant le corps 29 du dispositif d'admission hydraulique du cOté de l'arbre Les connexions hydrauliques et électriques, qui se trouvent à proximité des parties frontales, sont retenues contre les déplacements radiaux par une frette 21 qui est commune pour l'enroulement et les connexions, et contre les déplacements axiaux par la couronne d'appui 26,cette frette et la couronne d'appui 26 composant l'ensemble de frettage avec un seul ajustage fixé sur le tambour du rotor. Les connexions électriques des bobines selon la présente invention peuvent entre utilisées pour des enroulements rotoriques avec un nombre de piles quelconque, n'importe quel nombre de bobines dans l'enroulement de chaque pale et n'importe quel nombre de spires dans chaque bobine. Les sorties de l'enroulement polaire peuvent être n'importe lesquelles des sorties de la plus petite et de la plus grande bobine. Le schéma et la construction de l'enroulement selon l'invention permettent d'utiliser d'autres systèmes d'alimentation en liquide de refroidissement, par exemple amenant le liquide de refroidissement et ltévacuant à travers des canaux aménagés dans l'arbre du rotor, et permettent également de raccorder directement, sans barrettes, les sorties supérieures des bobines avec des conducteurs complémentaires, par exemple en utilisant pour la jonction électrique un embout commun avec un tube pour l'évacuation du liquide de refroidissement. Pour d'autres systèmes de refroidissement le sens du courant de liquide dans les bobines peut différer du sens indiqué par les flèches sur les-figures 1 et 2. REVENDICATI ON S 1. Enroulement rotorique à refroidissement par liquide direct pour une machine synchrone à pâles non saillantes, dont chaque polie comporte des bobines concentriques couplées électriquement en série et hydrauliquement en parallèle, qui sont enroulées dans le meme sens, les sorties de celles-ci se trouvant d'un côté du rotor et sortant au-delà des parties frontales, se caractérisant en ce que les connexions électriques des bobines sont réalisées avec des conducteurs supplémentaires refroidis directement par le liquide, et disposés concentriquement sous la partie frontale, et que les extrémités des conducteurs supplémentaires sortent selon l'axe du rotor au-delà de la partie frontale dans les secteurs des sorties supérieures et inférieures des bobines auxquelles elles sont raccordées directement ou par des barrettes à section pleine. 2. Enroulement rotorique selon la revendication 1, se caractérisant en ce que les sorties de toutes les bobines sont disposées coaxialement avec les conducteurs correspondants adhérant à elles dans les rainures du rotor. 3. Enroulement d'un rotor bipolaire selon les revendications 1 et 2, se caractérisant en ce que les connexions interpolaires sont réalisées dans la zone de la portion axiale de la partie frontale du côté des sorties des bobines au moins avec deux barrettes à section pleine, raccordant chacune le conducteur supérieur adhérant à la sortie de la plus grande bobine de l'enroulement d'un polie au conducteur adjacent supérieur de la plus grande bobine de l'enroulement du second pâle. 4. Enroulement rotorique selon les revendications 1 d 3, se caractérisant en ce que les connexions électriques et-hydrauliques des sorties des bobines se trouvent a proximité de la partie frontale.et sont retenues contre les déplacements radiaux au moyen d'une frette commune pour l'enroulement et les connexions.