Brevet FR2240557A1 — publié le 19750307

I 'invention?oncerne un paquet de tales statoriques pour une machine à courant continu compensée, constitué de tales annulaires feuilletées comportant des encoches ouvertes plus grandes disposées à la périphérie de l'alésage statorique, de part et d'autre des pales principaux et des pôles de commutation, encoches qui sont remplies par les bobines d'excitation et les bobines du sole de commutation distose'es concentrîquement l'une au-dessus de l'autre dans le sens radial, ainsi que des encoches plus petites disposées, du côté péri- phérique à des intervalles réguliers, dans les piles principaux et destinées à recevoir les bobines de compensation. Un tel paquet de tôles statoriques est, par exemple, pressé dans une carcasse refroidie en surface, de telle manière que l'éva- cuation de chaleur. de l'intérieur de la machine ne puisse s'effectuer que par l'intermédiaire de la carcasse refroidie superficiellement qui se trouve en contact avec le paquet de tales statoriques. lors de l'alimentation par thyristor qui est largement pratiquée.pour les machines à courant continu compensées, on aspire à ce que l'inductance du circuit- d'induit soit dimensionnée d'une manière aussi élevée que possible pour des machines de ce type refroidies en surface et faiblement utilisées afin de maintenir aussi faible que possible la réduction de puissance provoquée par les composantes alternatives.Une grande inductance du circuit d'induit exige cepen dant une hauteur de Il isthme, proportionnellement aussi grande des encoches de compensation et des bobines de pale de commutation disposees à l'extérieur dans le sens radial, de sorte que les bobines d'excitation doivent être disposées radialement à l'intérieur9 afin que les tettes des bobines d'excitation se trouvent entre les têtes des bobines de compensation et les têtes des bobines du pôle de commutation. Pour des machines à courant continu à pâles principaux pleins et pièces polaires dentées et feuilletées, on sait-, parle brevet RFA N 972 331, comment éviter une saturation dans les flancs extérieurs de la pièce polaire en- raccourcissant radiaIement l'intervalle séparant l'ouverture d'encoche de compensation et l'entrefer entre le pôle principal et le rotor. Un exécution particulière des encoches statoriques et l'adjonction de passages axiaux pour le fluide de refroidissement, qui se différencie cependant expressément des mesures connues pour les machines à pôle de commutation, servant à évacuer la chaleur du stator d'une machine électrique sans porter préjudice à la perméabilité zt sains aJ3;=enter les pertes magnétiques est connue par le brevet RFA NO 748 506; à ce sujet, il faut remarquer que la disposition mentionnée n'est pas affectée par des canaux de refroidissement entre bobine de pôle de commutation et bobines d'excitation voisines, qui empêchent une diminution de l'encombrement dans la direction de la périphérie et donc aussi dans le sens radial. le but de l'invention est d'obtenir une meilleure utilisation de la puissance d'une machine à courant continu compensée munie d'un paquet de tôles statoriques du type précité, grâce à un réfroidisse- ment interne plus efficace et plus uniforme du stator bobiné à la place d'un refroidissement superficiel de la carcasse. La solution du problème posé est obtenue, conformément à l'invention, pour le paquet de tôles statoriques du type mentionné au début, par le fait que les encoches de compensation extérieures de chaque pôle principal comportent un isthme plus court que les autres encoches de compensation, par le fait que des passages pour le fluide de refroidissement, qui traversent axialement, sont répar- tis dans des zones utilisées faiblement du point de vue magnétique des pâles principaux entre le dos du stator et les encoches de compensation ainsi que dans des zones-utilisées faiblement du point de vue magnétique des pâles de commutation, et par le fait que les t8tes de bobine des encoches de p81e de commutation disposées radialement à l'intérieur se trouvent devant les passages pour le fluide de refroidissement dans les pales de commutation et les têtes de bobine, qui libèrent les encoches de compensation, des bobines d'excitation disposées à l'extérieur dans le sens radial se trouvent devant les passages pour le fluide de refroidissement dans les pôles principaux. Grâce à la répartition d'un grand nombre de passages pour le fluide de refroidissement, obtenue dans cette disposition, une bonne évacuation de la chaleur et donc aussi une meilleure utilisation de la machine est possible, machine qui peut ainsi etre caractérisée par une inductance de circuit d'induit plus petite, ce qui permet en général une hauteur plus faible de l'isthme des encoches de compensation.La disposition extérieure, dans le sens radial des bobines d'excitation et de leurs têtues de bobine se trouvant devant les passages pour le fluide de refroidissement produit un refroidissement intensif. Gracie aux encoches de compensation extérieures disposées des deux côtés, comportant une hauteur d'isthme plus courte que les autres encoches de compensation, on parvient à placer les tettes de bobine des bobines d'excitation, sans coudage, au niveau des têtes de bobine des bobines de compensation, entre nelles-ci et le dos du stator. En outre, on obtient un bon refroidis -sement des connexions frontales du pôle de commutation. L'invention est expliquée plus en détail dans la suite à l'aide d'un exemple d'exécution représenté en vue partielle de face sur le dessin annexé. Le paquet de tôles statoriques d'une machine à courant conte m quadriopolaire, dont la moitié seulement de l'anneau est représentée, est fixé dans une carcasse 2, de manière à être étroitement ajusté, et est assemblé au dos du stator, d'une manière connue en soi, par des attaches non représentées. Le paquet de tôles stator ques est composé d'un grand nombre de tôles annulaires 1.Des encoches-assez grandes 6 - deux encoches par p81e principal 3 et par pôle de commutation 4 - débouchant dans l'alésage du stator dans la direction de la périphérie sont disposées de part et d'autre de chaque pble de commutation et de chaque pOle principal et sont dimen- sionnées de telle manière qu'elles soient remplies par les bobines du pôle de commutation et par les bobines d'excitation qui y sont disposées radialement l'une derrière l'autre En outre, labobine du pôle de commutation 9 disposée concentriquement autour du pôle de commutation 4 avoisine l'ouverture de encoche et la bobine d'excitation 10 disposée concentriquement autour du pôle principal 3 est disposée dans le fond de l'encoche, Deux passages pour le fluide de refroidissement 7, 7', traversant axialement, et qui se trouvent l'un derrière l'autre à distance dans le sens radial sont disposés autour de chaque pôle de commutation 4 essentiellement dans la zone radiale d'extension des deux bobines mentionnées, à savoir, dans des zones à faible contrainte magnétique, de sorte qu'un danger de saturation n'existe pas. Chaque pôle principal 3 comporte des encoches de compensation 5 qui sont reliées à l'alésage du stator par d'étroits isthmes. La hauteur radiale des isthmes des deux encoches de compensation extérieures est maintenue plus faible que celle des autres, de sorte que le fond des encoches de compensation extérieures est à la même distance de l'alésage du stator aue le dessous de la bobine d'excitation avoisinant la bobine du pôle de commutation. les distances des ouvertures des autres encoches de compensation peuvent Btre augmentées par des isthmes plus longs selon l'augmentation souhaitée de l'inductance de fuite.La bobine d'excitation concentrique peut, de cette manière, être facilement formée à l'extérieur des encoches, de fanon à ce qu'elle reste à l'extérieur de la région des têtes de bobine de la bobine de conDen- sation 11 et qu'elle soit étroitement voisine de celle-ci, de sorte que l'encombrement radial puisse etre limité aux dimensions correspondantes de la bobine d'excitation et qu'un intervalle, dans le sens radial, suffisant par rapport au dos des tôles statoriques soit conservé. Pour augmenter encore l'inductance de fuite, il est avan tageus. de remplir les rainures des encoches de compensation par une @asse de fermeture d'encoches connue présentant une grande perméabilité, qui forment ainsi des réglettes de dispersion. Pour évacuer la chaleur des bobines et du paquet de tôles statoriques, on a en outre prévu, dans le pôle principal 3, dans des zones utilisées faiblement du point de vue magnétique, entre le dos du stator et les encoches de compensation 5, des passages 8 pour le fluide de refroidissement traversant axialement, qui sont de préférence disposés, dans le sens radial, au-dessus de chaque encoche de compensation, de manière à ce qu'ils débouchent sur les tettes debout bine cXela bobine d'excitation. Ceci est valable d d'une manière analogue pour les passages 7' destinés au fluide de refroidissement dans les pôles de commutation en ce qui concerne les tetes de bobine des bobines du pale de commutation.Les passages 7 pour le fluide de refroidissement, qui débouchent librement dans les espaces intérieurs, peuvent,- le cas échéant, également être supprimés lorsqu'une utilisation extrême n'est pas nécessaire. L'air de refroidissement, aspiré par un ventilateur dans la carcasse de la machine, qui passe dans les passages pour le fluide de refroidissement dans le sens axial, évacue la chaleur du paquet de tôles statoriques et uniformise largement les différences de puissance de refroidissement de l'air de refroidissement frais qui entre et de l'air de refroidissement chaud qui sort grâce à la ventilation intensive des têtes de bobine se trouvant du c8té sortie. Gracie aux mesures conformes à l'invention, on peut obtenir une augmentation du rapport entre l'alésage statorique et le diamètre extérieur de la carcasse i des valeurs d'au moins 0,54 à 0,57 pour une machine à courant continu quadripolaire munie d'une carcasse présentant une bonne perméabilité magnétique. Pour des machines à courant -continu quadripolaire sans carcasse, on peut obtenir un rapport entre l'alésage du stator et le diamètre extérieur du stator de 0,57 à 0,6. REVENDICATIONS 1. Paquet de tôles statoriques pour une machine à courant continu compensée, constitué de tules annulaires feuilletées compor tant des encoches ouvertes plus grandes disposées à la périphérie de 11 alésage statorique, de part et d'autre des pâles principaux et des pâles de commutation, encoches qui sont remplies par les bobines d'exeitation et les bobines du pôle de commutation disposées concentriquement ltune au-dessus de l'autre dans le sens radial, ainsi que des encoches plus petites disposées du côté périphérique, à des intervalles régulier, dans les pâles principaux et destinées à recevoir les bobines de compensation, caractérisé en ce que les encoches de compensation extérieures de chaque p81e principal comportent un isthme plus court que les autres encoches de compensation que des passages pour le fluide de refroidissements qui traversent axialement sont répartis dans des zones des pâles principaux uti- lisées faiblement du point de vue magnétique entre le dos du stator et les encoches de compensation ainsi cue dans des zones des pâles de commutation utilisées faiblement; du point de vue magnétique,et que les têtes de bobine des bobines-du pt-le de commutation disposées radfialement à l'intérieur se trouvent devant les passages pour le fluide de rofroidissement dans les pâles de commutation et les tettes de bobine, qui libèrent les encoches de compensation, des bobines d'excitation disposées à l'extérieur dans le sens radial se trouvent devant les passages pour fluide de refroidissement dans les pöles principaux0 2.Paquet de tôles statoriques suivanr la revendication 1, caractérisé en ce qu'on a prévu un passage pour le fluide de refroi dissement entre le dos des tôlés statoriques et chaque encoche de compensation. 3. Paquet de tôles statoriques suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque pôle ede commutation comporte deux passages pour le fluide de refroidissement disposés, à distance, l'un au-dessus de l'autre dans le sens radial, passages qui se trouvent principalement dans la zone- radiale d'extension des bobines d'excitation et des bobines du pôle de commutation. 4. Machine quadripolaire équipée d'une carcasse ayant une tonne perméabilité magnétique et d'un paquet de tôles statoriques qui yest inséré, suivant l'une quelconque des revendications-1 à-3 caractérisée en ce que le rapport entre l'alésage du stator et le diamètre extérieur de la carcasse est au moins. 0;54. 5. Paquet de töles statoriques suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 pour une machine à courant continu quadri- polaire sans carrasse caraoiérisé en ce que le rapport entre l'alé- sage du stator et le diamètre extérieur de celui-ci est au moins 0,57.