Brevet FR2280998A1 — publié le 19760227

L'invention concerne le domaine de la production d'énergie électrique et plus précisément, les machines électriques synchrones sans contacts et les groupes électrogènes fixes et mobiles. Dans les groupes électrogènes à puissance relativement faible connus à ce jour on utilise des générateurs synchrones sans contacts avec des ensembles polaires à griffes. Ces machines ne comportent pas de contacts glissants dans leurs circuits électriques et sont caractérisées par la simplicité de leur structure et par un fonctionnement fiable. On obtient un poids minimal de cette machine synchrone sans contacts en utilisant des pôles à griffes et un circuit magnétique interne. Cette machine comporte un stator avec un enroulement d'induit fixe et un rotor disposé coaxialement à l'intérieur du stator. Le rotor est réalisé sous la forme d'un cylindre creux et comporte deux ensembles polaires à griffes, fixés entre eux à l'aide d'un matériau non magnétique, par exemple de l'aluminium, du cuivre, des matières plastiques. Le rotor est fixé par un bout à 1 'arbre pour pouvoir tourner avec lui. Du coté opposé à l'intérieur du rotor, est logé un noyau central fixe d'un circuit magnétique, sur lequel est fixé à demeure dans une rainure annulaire un enroulement d'excitation se présentant sous la forme d'une bobine annulaire embrassant le noyau central dans le plan médian du rotor. Le noyau central est réalisé en acier et est monté à l'intérieur du rotor coaxialement avec lui. Entre le stator et le rotor, il existe un entrefer principal. Entre le noyau central et le rotor, sur les faces des bobines d'excitation il y a deux entrefers supplémentaires. La machine est placée sous un capot réalisé en matériau non magnétique, par exemple en aluminium, auquel est fixé le stator, le noyau central et des paliers de roulement dans lesquels tourne l'arbre de la machine. Mais, outre la simplicité de sa constitution et sa fia bilité en service, cette machine comporte un inconvénient qui réside dans une longueur exagérée et un poids important de son circuit magnétique. A mesure que la puissance de la machine augmente la section transversale et le poids du circuit magnétique nécessaires croissent considérablement, c'est pourquoi une machine synchrone sans contacts avec des pôles à griffes et un circuit magnétique réalisée pour de moyennes ou de grandes puissances est beaucoup plus lourde qu'une machine sunchrone à pôles saillants de la même puissance. D'autre part, à cause des pertes accrues dans les parties massives du circuit magnétique en acier, le rendement d'une machine sans contacts est réduit.Pour les raisons indiquées, les machines synchrones sans contacts avec des pôles à griffes ne sont pas, en pratique, utilisées en tant que générateurs d'énergie électrique de moyenne ou grande puissance. On sait depuis longtemps qu'on peut réduire notablement le poids d'une machine électrique et améliorer son rendement en réalisant les enroulements de la machine avec un fil de bobinage supraconducteur. L'intensité admissible du courant dans un supraconducteur dépasse des centaines de fois l'intensité du courant admissible dans le fil de bobinage ordinaire d'une machine électrique. Ceci permet de créer un système d'excitation de la machine électrique tellement puissant, que l'on peut ne pas avoir recours à un circuit magnétique en acier pour l'amenée du flux magnétique à l'enroulement d'induit. La puissance consommée pour l'excitation s'avère alors sensiblement moindre que dans le cas d'une machine synchrone ordinaire, et le rendement d'une machine synchrone avec des enroulements supr'oc'iucteurs s'améliore.On connaît déjà un mode de réalisation d'une machine électrique synchrone avec des enroulements statorique et rotorique supraconducteurs, décrit dans le brevet des Etats Unis d'Amérique nO 3 005 117. Ce générateur comporte un rotor avec un enroulement d'excitation et un stator avec un enroulement d'induit qui entoure coaxialement à une faible distance, les enroulements d'excitation et d'induit étant faits en matériau supraconducteur. Le rotor du générateur comporte un arbre monté rotatif sur des paliers, sur lequel sont fixés rigidement des rayons sous forme d'ailettes. Autour de ces rayons sont enroulés étroitement des bobines d'enroulement d'excitation qui sont fixées par des frettes annulaires en alliage possédant une haute résistance mécanique aux basses températures par exemple en Ti-4A1-3Mo-V. Le stator comporte un cadre cylindrique avec des encoches longitudinales intérieures dans lesquelles est placé l'enroulement d'induit. Le cadre du stator vient s'appuyer à l'aide d'ailettes sur un écran de flux magnétique embrassant le stator et qui est réalisé en tôle de matériau supraconducteur. L'écran à son tour s'appuie àl'aide d'ailettes sur le corps de la machine, qui est placé dans une isolation thermique du type cryostat.Le refroidissement des enroulements supraconducteurs d'excitation et d'induit, et le maintien de ces enroulements à des températures inférieures à la température critique du supraconducteur dont sont faits ces enroulements, sont réalisés de préférence à 11 aide d'hélium gazeux à température suffisamment basse. L'agent réfrigérant provenant d'un appareil de liquéfaction de l'hélium est amené à travers un conduit passant à travers l'isolateur thermique dans la cavité entre le corps et l'écran. En traversant cette cavité vers la gauche (selon le dessin) l'agent réfrigérant change ensuite de direction et passe à droite dans la cavité interne de l'écran à travers une perforation pratiquée dans le côté en bout de l'écran. Puis le flux de l'agent réfrigérant est divisé en trois flux concentriques, et passe par des canaux du rotor entre les bobines d'excitation et l'arbre, à travers l'entrefer entre le rotor et le stator et à travers la cavité entre la surface externe du cadre du rotor et l'écran.Puis l'agent réfrigérant est de nouveau rassemblé en un flux unique et par un tuyau concentrique embrassant concentriquement le conduit d'amenée de l'agent réfrigérant, il revient à l'appareil de liquéfaction de l'hélium. Malgré une série d'avantages ce générateur comporte des inconvénients majeurs qué nous indiquons dans ce qui suit : une affluence excessive de chaleur à la zone froide ; la présence de joints d'étanchéité aux endroits ou l'arbre sort du corps du gé nérateur, nécessaires pour prévenir des fuites de l'agent réfrigérant du générateur, mais qui compliquent la construction et com promettent la fiabilité de fonctionnement du générateur ; la présence de contacts glissants dans le circuit électrique du rotor qui diminuent également la fiabilité de fonctionnement du générateur. L'incoDvénient majeur réside dans l'affluence accrue de la chaleur qui provint des sources internes et externes et qui réduit considérablement le rendement général de l'installation générateur-appareil liquéfacteur de l'hélium. La source extérieure principale de chaleur est constituée par l'arbre du générateur qui doit avoir une résistance mécanique suffisamment grande et, partant, être assez massif, car c'est par cet arbre, que le générateur reçoit toute la puissance nécessaire. La source principale de dégagement interne de la chaleur est le frottement engendré par la rotation du rotor dans l'agent de refroidissement. Une autre source de dégagement de chaleur interne est constituée par les courants de Foucault générés par le flux magnétique alternatif dans les pièces métalliques du rotor et du stator. Pour réduire les courants de Foucault on a proposé de réaliser les rayons du rotor et la frette sous forme d'assemblage de tôles métalliques minces isolées entre elles. Cet artifice ne réduit qu'en partie le dégagement de chaleur dû aux courants de Foucault. L'invention a pour but de réaliser une machine asynchrone électrique sans contacts avec des pôles à griffes, pouvant être utilisée comme générateur de moyenne ou forte puissance en réalisant les enroulements en matériau supraconducteur. On se propose aussi d'éliminer les inconvénients propres à la machine électrique synchrone connue avec des enroulements statorique et rotorique supraconducteurs. Un autre but de l'invention est de réaliser une machine synchrone sans contacts de forte puissance avec des pôles à griffes et des enroulements d'excitation et d'induit supraconducteurs, de constitution simple et fiable, possédant un poids réduit et un plus faible encombrement ainsi qu'un meilleur rendement. Une telle machine peut être utilisée en qualité de générateur pour les installations électrogènes puissantes fixes (pour les centrales électriques) ou mobiles (sur les gros navires et les engins volant, y compris les engins spatiaux). Selon l'invention, ce but et d'autres buts sont atteints avec une machine électrique synchrone sans contacts comprenant un stator portant un enroulement d'induit et un enroulement d'excitation réalisés en un matériau supraconducteur et un rotor comportant des ensembles pôlaires à griffes, et solidaire en rotation d'un arbre caractérisée en ce que l'enroulement d'induit et l'enroulement d'excitation sont fixés rigidement dans une enceinte cryostatée fixée coaxialement à l'intérieur du rotor et sont immergés dans un flux d'hélium liquide. I1 est avantageux que la machine électrique synchrone sans contacts comporte une carcasse dans laquelle est fixée rigidement l'enceinte cryostatée à l'intérieur de laquelle se trouvent l'enroulement d'induit et l'enroulement d'excitation, le fond du cryostat étant fixé dans un roulement dont la bague interne est fixe, et dont la bague externe est montée dans l'extrémité de l'arbre du roter qui passe dans une ouverture de la base de la carcasse et peut tourner librement. I1 est avantageux de réaliser les parois des récipients du cryostat, au moins pour ce qui concerne la partie se trouvant entre le stator et le rotor, en matériau isolant. I1 est souhaitable que l'enroulement d'induit soit placé sur la surface extérieure d'une carcasse cylindrique fixée sur un tube passant axialement à l'intérieur du cryostat et fixé sur son couvercle, la carcasse susmentionnée étant réalisée en un matériau qui est ferromagnétique è la température de l'hélium liquide, sous forme de tôles minces assemblées et isolées électriquement entre elles. On peut, en outre, réaliser l'enroulement d'excitation sous la forme d'au moins deux bobines annulaires fixées sur le tube à l'intérieur du cryostat sur deux côtés de l'enroulement d'induit. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins donnés en annexe qui représentent La Fig.l et la Fig.l' sont des vues en coupe longitudinale complémentaires d'une machine synchrone sans contacts selon l'invention la Fig.2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la Fig.l', et la Fig.3 est une vue en bout selon la flèche de la Fig.1. La machine synchrone sans contacts réalisée selon la présente invention comporte un stator 1, et un rotor 2 monté sur un arbre 3 pour tourner avec lui, et qui entoure coaxialement le stator avec un faible entrefer. Le stator 1 comporte un enroulement d'induit 4, fixé sur la surface extérieure d'une carcasse cylindrique 5, et un enroulement d'excitation 6 qui se compose de deux bobines fixées à l'aide de dispositifs de fixation 7 de deux côtés de l'enroulement de l'induit 4. Le stator 1 est placé dans un cryostat 8 qui l'entoure coaxialement à une faible distance. Le rotor 2 se compose de deux ensembles polaires à griffes raccordés entre eux par coulage d'un matériau non magnétique par exemple de l'aluminium, du cuivre ou des matières plastiques. Le rotor 2 est disposé verticalement et entoure coaxialement le stator 1 et le cryostat 8. Le cryostat 8 se présente sous la forme d'un double dewar avec calorifugeage par le vide. Etant donné que le cryostat 8 entoure coaxialement le stator 1 de la machine et le rotor 2 entoure coaxialement le cryostat 8, les parois du cryostat se trouvent disposées dans l'entrefer entre le stator 1 et le rotor 2. Pour que l'entrefer reste relativement faible, l'épaisseur des parois du cryostat doit être la plus petite possible. Une base annulaire 9 est soudee à l'ensemble polaire inférieur du rotor 2. La base 9 du rotor 2 est fixée à l'arbre 3 de la machine à l'aide de boulons 10. L'arbre 3 est diposé de manière à pouvoir tourner dans des paliers à enroulements 11, fixés dans un flasque 12. Pour le montage et la fixation des paliers à roulement 11, on utilise une douille d'entretoisement 13 et un couvercle 14. La carcasse cylindrique 5 du stator 1 est réalisée en un matériau isolant, par exemple, à base de verre ou sous forme d'un empilage réalisé avec des tôles en matériau magnétique, par exemple en acier, en dysprosium, en holmium, isolées les unes des autres électriquement. La carcasse cylindrique 5 du stator 1 et les supports 7 de l'enroulement 6 d'excitation sont fixés sur un tube central 15. L'enroulement d'induit 4 et l'enroulement 6 d'excitation ont bobinés en fil supraconducteur réalisé à base de matériaux supraconducteurs te que les alliages Nb-Zr ; Nb-Ti ; Nb3Ga ; etc. Pour l'enroulement d'induit 4 on utilise de préférence un fil supraconducteur possédant des pertes minimales dans un champ alternatif. De tels conducteurs existent aujourd'hui et sont réalisés en un des matériaux indiqués plus haut avec des âmes très fines. L'enroulement d'induit 4 se compose de bobines plates, qui sont raccordées entre elles selon un montage ordinaire triphasé d'enroulement pour l'induit des machines électriques et sont fixées sur la surface cylindrique de la carcasse 5 à l'aide d'une frette 16 en ruban de fibres de verre ou en autre matériau convenable. L'enroulement d'excitation 6 se compose de deux bobines annulaires qui sont raccordées en parallèle entre elles à l'aide de connexions 17 en matériau supraconducteur de manière à créer avec ces bobines une force magnétisante qui soit dirigée dans le même sens. Pour le passage des connexions 17 on utilise des ouvertures 18 ménagées dans la carcasse 5 et des ouvertures 19 ménagées dans le support 7. Ces ouvertures permettent d'améliorer le rèfroi7 dissement du stator 1. Ainsi, l'enroulement d'excitation 6 possède deux sorties. Chaque sortie 17 de l'enroulement d'excitation 6 est soudée à un tube de cuivre 20 passant à travers un couvercle 21 du cryostat 8 et convenablement isolé de ce couvercle. L'enroulement d'induit triphasé 4 possède trois sorties 22 réalisées en fils supradoncuteurs. Ces sorties 22 passent par les ouvertures 19 respectives des supports 1 et sont soudées à des tubes en cuivre (non représentés sur le dessin) passant à travers le couvercle 21 du cryostat 8 et isolés de ce dernier. Le cryostat 8 sert à la réfrigération du stator 1 de la machine jusqu'à la température de l'hélium liquide 4,2K. Le cryostat 8 se compose d'un récipient interne et d'un récipient externe avec une isolation par vide entre ces récipients et un écran thermique intermédiaire dont le roule est rempli par de l'azote liquide. Le récipient interne du cryostat 8 se compose d'un cylindre 24, d'un fond en demi-sphère25 et d'une bride 26. Le cylindre 24 et le fond 25 sont réalisés en une matière plastique à fibres de verre pour exclure l'apparition éventuelle de courants de Foucault lorsque les parois du récipient interne sont traversées par un flux magnétique alternatif, en éliminant ainsi l'échauffement des parois du récipient interne. Le récipient externe du cryostat 8 se compose de deux cylindres 27 et 28 de diamètre différent, d'un fond plat 29, d'un disque intermédiaire 30 et d'une bride 31. Le cylindre 27 est également réalisé en une matière plastique à fibres de verre. Les autres pièces du récipient externe du cryostat 8 peuvent être exécutées en utilisant n'importe quel matériau approprié (acier inoxydable, plastique à fibres de verre, etc...). Le disque 30 est soudé à une carcasse 32. La carcasse 32 se termine par un flasque auquel est fixé à l'aide de boulons 33 un flasque porte-palier 12. Le fond 29 du récipient externe du cryostat 8 vient s'appuyer sur une tablette 34, qui, à l'aide d'un roulement 35 est montée sur la face en bout de l'arbre 3. Le récipient interne et le récipient externe du cryostat sont fixés l'un à l'autre à 1'aide des boulons 36. La bride 31 possède une rainure annulaire dans laquelle se trouve une garniture 37 en caoutchouc assurant l'étanchéité à vide de la jonction des récipients interne et externe du cryostat 8. Dans la cavité entre les récipients interne et externe du cryostat 8 est installé un écran en cuivre 38, réalisé sous la forme d'un cylindre entourant le récipient interne du cryostat 8. Entre l'écran de cuivre 38 et la bride du récipient interne du cryostat 8 est installée une cloison 39 en acier inoxydable réalisée sous forme de cylindre avec un fond annulaire. Cette cloison 39 -dans l'espace entre les récipients interne et externe du cryostat 8 sépare une cavité annulaire 40 dans laquelle à travers une ouverture 41, est versé de l'azote liquide, et une cavité sous vide 42. L'azote liquide dans la cavité 40 sert d'écran thermique, empêchant la pénétration de la chaleur externe vers le récipient interne du cryostat 8 qui se produit à travers les parois latérales du cryostat 8 et qui est due aussi à la conductibilité thermique des parois du récipient interne. Dans le récipient interne du cryostat 8 se trouve de l'hélium liquide et le stator 1 de la machine est complètement plongé dans l'hélium liquide. L'enroulement d'induit 4 monté sur le stator 1 et l'enroulement d'excitation 6 baignent dans l'hélium liquide, et sont ainsi refroidis jusqu'à la températire d'ébullition de l'hélium liquide sous pression normale, c'est-à-dire jusqu'à 4,2K. Les ouvertures 18 aménagées dans la carcasse 5, et les ouvertures 19 dans les supports 7 servent à faciliter la convection de l'hélium liquide, ce qui améliore le refroidissement de la carcasse 5, de l'enroulement d'induit 4 et de l'enroulement d'excitation 6. Le récipient interne du cryostat 8 est introduit dans le récipient externe de telle manière qu'il n'y ait pas de contact direct entre les parois de ces récipients. Pour caZl;orifugeage, on crée un vide poussé dans la cavité 42 entre ces récipients. Pour améliorer le vide on utilise du charbon. de bois activé, 43 , qui agit comme une pompe d'absorbtion. Le charbon de bois est disposé sur une tablette annulaire 44 qui est soudée à l'écran de cuivre 38. Par dessus, le charbon de bois est recouvert d'une fine grille de cuivre 45. Le charbon de bois permet de réaliser dans la cavité interne 42 un vide ne dépassant pas î1 - 10 2 mm Hg. Lorsque l'azote loquide est versé dans la cavité annulaire 40 le charbon de bois activé se refroidit et le vide augmente jusau'à 10-6 10-8 mm Hg. L'azote liquide empêche l'arrivée de chaleur à la zône froide de la machine, c'est-à-dire qu'il sert de barrière thermique externe. Comme mesure supplémentaire, pour éviter l'affluence de chaleur vers la zône froide de la machine par rayonnement, on prévoit également un revêtement d'aluminium ou d'argent porté par la surface extérieure du récipient interne du cryostat 8. Pour réduire l'affluence de chaleur par conductibilité, thermique à travers les parois du cryostat 8, le récipient interne, le tube central 15 et la cloison 39 sont réalisés avec des parois minces (l'epaisseur étant déterminée par la résistance mécanique), tandis que la longueur du cryostat 8 est choisie suffisamment grande. Le récipient interne du cryostat 8 est fermé par-dessus avec un couvercle 21. Au centre du couvercle 21 est soudée une douille 46 qui sert à fixer le tube central 15. Pour étanchéiser le tube central 15, on utilise une garniture 47 réalisée en caoutchouc à vide, une bague de serrage 48 et un écrou 49. Quand on visse l'écrou 49, la garniture 47 est serrée et fixe le tube central 15. Une telle fixation permet de régler avec précision la mise en place de la carcasse 5 du stator 1 et des bobines de l'enroulement d'excitation 6 par rapport aux ensembles polaires à griffes du rotor 2, et assure d'autre part l'étanchéité de cet ensemble. Sur le bout supérieur du tube central 15 est soudé un corps 50 d'un ensemble de fixation, et un tuyau à paroi mince 51, réalisé en acier inoxydable, est emmanché avec jeu sur le tube 45. Le tube 51 sert à réduire l'affluence de chaleur à partir du couvercle 20 du cryostat 8 vers le tube central 15. Dans le corps 50 de l'ensemble de fixation sont montés une garniture 52, une bague 53 et un écrou 54. Cet ensemble de fixation sert à la connexion étanche d'un dispositif 55 pour l'alimentation en hélium, à travers lequel de l'hélium liquide est amené dans le cryostat 8 à partir d'un réservoir ou d'une installation de liquéfaction. Pour l'évacuation de l'hélium gazeux évaporé, on prévoit un conduit 56 qui est réalisé avec des parois doubles pour réduire l'affluence de chaleur. Le conduit 56 est raccordé au cryostat 8 à l'aide d'un ensemble de fixation comportant un corps 57, une garniture 58, une bague 59 et un écrou 60. Pour réduire l'affluence de chaleur, le corps 57 de l'ensemble de fixation est raccordé au couvercle 21 du cryostat 8 à l'aide d'un tube à paroi mince 61, réalisé en acier inoxydable. Sur le couvercle du cryostat se trouvent disposés symétriquement cinq ensembles identiques pour la fixation des tubes en cuivre 20 des sorties des enroulements de la machine (trois sorties pour l'enroulement d'induit 4 et deux, pour l'enroulement d'excitation 6 Fig.2). La Fig.îmontre en coupe longitudinale l'ensemble de fixation du tube en cuivre 20 de la sortie de l'enroulement 6 d'excitation . A fin de réduire l'affluence de chaleur, le corps 62 de cet ensemble de fixation est raccordé au couvercle 21 du cryostat 8 à l'aide d'un tube 63 à paroi mince en acier inoxydable. Dans le corps 62 sont montés une rondelle 64, une garniture 65, réaliséeen caoutchouc à vide, un tube 66 avec un épaulement et un écrou 67. La rondelle 64 et le tube 66 sont réalisés en un matériau isolant (plastique armé de fibres de verre polyvinyl,etc..). Le tube 66 est enfilé sur le tube en cuivre 19 et l'isole de l'écrou 67.L'écrou 67 vient s'appuyer par son extrémité inférieure contre l'épaulement du tube 66 et lorsqu'on visse celui-ci, l'épaulement du tube 66 serre étroitement la garniture en caoutchouc 65 et fixe le tube en cuivre 19. Pendant le fonctionnement de la machine le niveau de l'hélium dans le récipient interne du cryostat 8 est maintenu à 20-30 mm au-dessus de la bobine supérieure de l'enroulement d'excitation 6, tandis que le niveau de l'azote liquide dans la cavité annulaire 40 est maintenu à 40-50 mm au-dessus du niveau du raccordement de l'écran en cuivre 38 au récipient interne du cryostat 8. La cavité annulaire 40 possède, à part les ouvertures 41 pour faire le plein d'azote, une autre ouverture semblable, non représentée sur le -dessin , pour l'évacuation des vapeurs d'azote. Pour le fonctionnement ininterrompu de la machine il est avantageux de raccorder le récipient interne du cryostat 8 en cycle fermé avec le dispositif liquéfacteur d'hélium en raccordant directement la tubulure de sortie et le dispositif 55 pour verser l'hélium liquide au dispositif liquéfacteur d'hélium. Lors de l'alimentation de l'enroulement d'excitation 6 en courant continu, une force magnétisante axiale apparaît qui crée un flux magnétique axial dans la partie centrale du stator4. Ce flux est bouclé à travers les ensembles polaires autour du stator 1, en traversant partiellement l'enroulemenVd'induit 4. Le flux magnétique qui traverse l'enroulement d'induit 4 est un flux utile, tandis que le flux qui est bouclé directement à travers les ensembles polaires de polarité inverse, sans passer, à travers l'en roulement d'induit 4, est un flux de dissipation . Le trajet du flux rutile est representé sur la Fig.1' par des fleches 68. L'accroissement de flux utile est très souhaitable car, alors, avec la même tension de sortie, on peut réduire le nombre de spires dans l'enroulement d'induit 4 et de ce fait réduire le poids et- l'encombrement de la machine. Pour faire croître le flux utile, il faut faire augmenter la perméabilité pour le flux magnétique par rapport à celle pour le flux de dissipation. A cette fin la carcasse 5 du stator 1 est réalisée de préférence en un matériau magnétique. Alors, pour réduire le dégagement de chaleur produit dans la carcasse 5 en raison des courants de Foucalt, il convient de réaliser la carcasse 5 sous là forme d'un empilage de tôles minces isolées électriquement entre elles. Etant donné que la carcasse 5 est entièrement plongée dans l'hélium liquide et possède une température proche de 4,2K, il est avantageux d'utiliser pour la réalisation dela carcase 5, 5 des métaux de terres rares (par exemple du dysprosium, de l'holmium) qui) aux températures de l'hélium liquide, sont des matériaux ferro-magnétiques satisfaisants, possédant une perméabilité dépassant celle de l'acier. On sait, par exemple, que le dysprosium et l'holmium sont saturée pour une induction proche de 4T.La réalisation de la carcasse 5 sous la forme d'un empilage en tôles minces de ces métaux permet d'obtenir une induction dans l'entrefer entre le stator 1 et le rotor 2 de l'ordre de 2T. Afin d'augmenter le flux utile de la machine, il convient de réaliser entre le stator 1 et le rotor 2 un entrefer de dimension minimale. C'est pour cette raison que l'écran thermique disposé entre les parois interne et externe du cryostat 8 n'est pas prévu au niveau de cet entrefer. L'isolation thermique nécessaire est assurée dans cette partie du cryostat exclusivement par le vide poussé dans la cavité 42 entre les récipients interne et externe du cryostat 8. L'écran thermique réalisé sous la forme d'une cavité 40 remplie d'azote liquide n'est prévu que dans la partie supérieure du cryostat 8. La description détaillée de l'invention montre que la machine synchrone sans contacts à pôles à griffes et enroulements d'excitation et d'induit supraconducteurs proposée présente une structure simple hautement efficace. En réalisant l'enroulement d'excitation en matériau supradonducteur, on a pu, avec une dépense minimale d'énergie pour l'excitation, augmenter la force magnétisante de l'enroulement d'excitation de façon à pouvoir se passer entièrement d'un circuit magnétique en un matériau ferromagnétique, en ne conservant que des ensembles polaires griffes en acier et, dans une série de cas,un empilage statorique réalisé sous forme d'une carcasse cylindrique. Ceci a permis de réduire considérablement le poids et l'encombrement de la machine et d'améliorer le rendement de celleci grâce à la réduction des pertes par effet Joule dans les enroulements d'excitation 6 et d'induit 4 et, aussi, grâce à la diminution des pertes dans l'acier du circuit magnétique. En fixant l'enroulement 6 d'excitation et l'enroulement d'induit 4 immobiles dans le cryostat 8, et en plaçant le rotor en acier.2 sans enroulement en dehors du cryostat 8, on a pu éliminer la source principale d'affluence de chaleur externe, c'est-à-dire l'arbre massif entrant dans le cryostat et la source principale de dégagement- de la chaleur, c'est-à-dire le frottement du rotor lors de la rotation dans l'agent réfrigérant. On a su diminuer la quantité d'hélium liquide nécessaire au refroidissement des enroulements supraconducteurs, ce qui procure une amélioration supplémentaire du rendement de l'installation qui se compose du générateur synchrone considéré et dWr-dispositif liquefacteur d'hélium. En réalisant les parois du cryostat 8 en unmatériau diéélectrique, on a pu éliminer l'affluence supplémentaire de chaleur à l'intérieur du cryostat due aux courants de Foucault. Le stator 1 de la machine possède une structure compacte entièrement plongée dans l'hélium liquide. Les pièces tournantes se trouvent toutes en dehors du cryostat, c'est pourquoi le cryostat est de contruction simple et sans dispositifs compliqués pour l'etanchéisation des sorties des pièces tournantes du cryostat. La fiabilité de fonctionnement de la machine est encore accrue grâce à l'absence de contacts glissants dans les circuits électriques de la machine. I1 convient de remarquer que le système réfrigérant de la machine synchrone électrique sans contacts proposée est plus efficace que celui des machines synchrones connues avec des enroulements supraconducteurs. Dans les machines électriques connues à enroulements d'excitation et d'induit supraconducteurs, le rotor tourne à l'intérieur du cryostat, sinon il faut prévoir un cryostat tournant distinct pour le rotor et un cryostat fixe pour le stator. Au cas ou le rotor tourne à l'intérieur du cryostat, on est obligé d'introduire dans la zône froide de la machine un arbre massif qui soit capable de transmettre toute la puissance de la machine au rotor. Cet arbre possède une forte conductibilité thermique. Autre part, la friction du rotor dans l'agent réfrigérant (l'hélium ou les vapeurs froides d'hélium) constitue une source supplémentaire de chaleur à l'intérieur du cryostat. Au point de vue construction, il est également difficile de réaliser des joints d'étanchéité nécessaires aux bouts de l'arbre. Le mélangeage de l'hélium à l'intérieur du cryostat, lorsque ce dernier tourne, constitue une source supplémentaire de chaleur. Au point de vue construction, il est également difficile de réaliser l'amenée initerrompue de l'hélium à travers un arbre creux dans le cryostat tournant. La machine électrique synchrone sans contacts proposée dans la présente invention ne comporte pas de telles sources de chaleur supplémentaires et il n'y a pas de dégagements supplE- mentaires et d'affluences de chaleur de ce genre à l'intérieur du cryostat. I1 convient de remarquer que, pour l'absorbtion de chaque watt de chaleur à l'intérieur du cryostat, il faut consommer environ un kilowatt d'énergie électrique pour l'alimentation de l'installation de liquéfaction, c'est pourquoi l'elimi- nation des sources de chaleur à l'intérieur du cryostat améliore considérablement le rendement de la machine. La machine proposée par la présente invention, tout en gardant les avantages principaux propres aux machines à enroulements d'induit et d'inducteur suspraconducteurs, possède en plus l'avantage que lui confèrent la simplicité de la construction et le rendement élevé obtenu grâce à la diminution du dégagement de chaleur à l'intérieur du cryostat. Un autre avantage de cette machine réside dans le fait que c'est une machine sans contacts, c'est-à-dire une machine dans laquelle il n'y a pas de contacts glissants dans le circuit d'amenée du courant électrique aux enroulements de la machine. L'exemple de réalisation de l'invention donné plus haut concernait un générateur synchrone, cependant, il peut être également utilisé pour d'autres types de moteurs, ce qui est évident pour les spécialistes travaillant dans ce domaine. Etant donné que l'on peut prévoir diverses variantes et modifications de ce mode de réalisation de l'invention, sans sortir du cadre de l'invention, la description de ce mode de réalisation doit être considérée exclusivement comme une illustration ne limitant aucunement le domaine d'utilisation de l'invention. Pour une machine de fort diamètre, par exemple, afin de réduire la quantité d'hélium liquide nécessaire pour remplir son rotor, on peut réaliser un cryostat de forme toroïdale en augmentant corrélativement le diamètre du tube central sur lequel est fixé le stator. Si le cryostat est de forme toroïdale, le rotor de la machine doit à son tour être installé dans l'ouverture centrale du cryostat en disposant de manière appropriée l'enroulement d'induit le plus près possible de la paroi de l'ouverture centrale du cryostat. Dans ce cas, la machine peut être, au besoin, réalisée avec un arbre horizontal. REVENDICATIONS 1 - Machine électrique synchrone sans contacts comprenant un stator portant un enroulement d'induit et un enroulement d'excitation réalisés en un matériau supraconducteur, et un rotor comprenant des ensembles polaires à griffes et solidaire en rotation d'un arbre, caractérisée en ce que l'enroulement d'induit et 1'enroulement d'excitation sont montés rigidement dans un cryostat fixe coaxialement à l'interieur du rotor et baignant dans de l'hélium liquide. 2 - Machine électrique synchrone sans contacts selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une carcasse dans la partie supérieure de laquelle est fixé rigidement un cryostat à l'intérieur duquel se trouvent l'enroulement d'induit et l'enroulement d'excitation, le fond du cryostat étant fixé sur un roulement à billes dont la bague intérieure est fixe tandis que la bague extérieure est fixée sur une extrémité de l'arbre du rotor qui traverse une ouverture ménagée dans la base de la carcasse de manière à pouvoir tourner librement. 3 - Machine électrique synchrone sans contacts selon la revendication 2, caractérisée en ce que les parois des récipients du cryostat sont au moins en partie placées dans l'entrefer entre le rotor et le stator et sont réalisées en un matériau isolant. 4 - Machine électrique synchrone sans contacts selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enroulement d'induit est réalisé sous la forme de groupes de bobines distincts raccordés électriquement entre eux, et est placé sur la surface extérieure de la carcasse cylindrique qui est montee sur un tube disposé axialement à l'intérieur du cryostat et fixé sur le couvercle du cryostat. 5 - Machine électrique synchrone sans contacts; selon la revendication 3, caractérisée en ce que la carcasse de l'enroulement d'induit est réalisée en un matériau qui est ferromagnétique à la température de l'hélium liquide, et se présente sous la forme d'un empilage de tôles minces isolées électriquement entre elles. 6 - Machine électrique synchrone sans contacts selon la revendication 4,caractérisée en ce que l'enroulement d'excitation est réalisé sour la forme d'au moins deux bobines annulaires, fixées au tube sur deux côtés latéraux de l'enroulement d'induit.