Brevet FR2294576A1 — publié le 19760709

L'invention concerne le refroidissement d'un rotor de machine électrique tournante, et plus particulierement, mais non exclusivement, d'un alternateur de groupe bulbe. I1 est connu de refroidir le rotor d'une machine électrique en faisant circuler radialement un gaz de refroidissement de l'intérieur vers l'extérieur du rotor à travers des évents managés dans le circuit magnetique. Le gaz de refroidissement qui s s'est réchauffé dans le rotor arrive, ainsi, dans l'entrefer de la machine dtoù il passe dans le stator. Il en résulte que-le stator est mal refroidi parce qu'il ne reçoit pas exclusiveeent du gaz froid. L'invention se propose de pallier cet inconvénient en séparant les circuits de refroidissemeat du stator et du rotor. Pour cela elle prévoit une disposition de refroidissement d'un rotor de tachine électrique tournante comportant une jante composée d'un empilement de couches de segments de tles, serrées les unes contre les autres, formant circuit magne tique, et des enroulements installés à la partie extérieure de la jante, dans lequel un gaz de refroidissement arrive axialement dans la région centrale du rotor et passe radialement dans des évents du circuit Magnétique, caractérisée en ce que des conduits longitudinaux sont placés sous la jante et reçoivent le gaz froid de refroidissaient à son arrivée, en ce qu'un premier groupe de passage radiaux, en eo muaication avec ces conduits longitudinaux, sent ménagés entre les segments de tales du circuit magnétique, ea ce que des passages transversaux reliés à une preilere extrémité auxdits passages radiaux du premier groupe sont ménagés dans les enroulements et en ce qu'un deuxieme groupe de passages radiaux, reliés à la deuxième extrémité desdits passages transversaux, sont ménagés dans les segments de tales du circuit Magnétique et débouchent dans la région centrale du rotor. Ainsi, le gaz froid de refroidissement arrive et ressort dans la région centrale du rotor apres avoir parcouru radialement le circuit magnétique, une première fois dans le sens dirigé vers ltexterieur, traversé les enroulaients et parcouru le circuit magnétique, une deuxiaie fois radialement en sens inverse. Le stator peut être refroidi independamment par un gaz froid arrivant dans l'entrefer et/ou dans des canaux longitudinaux prévus dans le circuit Magnétique statorique et parcourant radialement des évents de ce circuit magnétique pour ressortir entre le circuit magnétique statorique et la carcasse de la machine. Cette séparation des deux circuits de refroidissement : rotorique et statorique et la nultiplication des circuits eh parallèle permettent d'accroître sensible D-nt la puissance unitaire des machines. L'invention prévoit, en outre, de réaliser lesdits passages radiaux du premier et du deuxième groupe de lanière jumelée en prévoyant entre les segMents de tôles du circuit magnétique rotorique des espaces vides d'une largeur supé- rieure au double de celle d'un passage radial et en installant dans chacun de ces espaces un séparateur divisant cet espace en un passage radial du premier groupe et en un passage radial du deuxième groupe. Ce séparateur est avantageusement un organe élastique Ilmintenu en place en étant serré entre les couches de segments detAoles du circuit magnetique rotoriqueo I1 peut aussi être constitué par des cales en un matériau relativement tendre munies d'arêtes et serrées entre les couches de segments de tAles du circuit magnétique rotorique. En se référant aux figures schématiques ci-jointes, on va decrire des exemples de mise en oeuvre de l'invention donnés à titre non limitatif. La figure 1 représente, en vue de face, une portion de rotor d'alternateur. La figure 2 représente, à plus grande échelle, une partie de la figure 1, La figure 3 représente, en coupe axiale, l'ensemble de l'alternateur avec son circuit de refroidissement. Les figures 4, 5, 6 représentent, en coupe transversale, des variantes de passages radiaux ménagés dans le circuit magnétique. Sur les figures 1 et 2, une jante 1 formée par ltepilement de couches de segments de tôles tels que 2 et 3 porte des pôles tels que 4 et des enroulements tels que 5. Sous la jante 1 sont placés des gaines 6 délimitant des conduits longitudinaux 7 d'amenee d'un gaz de refroidissement. Des espaces vides 8 ménagés entre segments de tôles 2 et 3 sont divises chacun par un séparateur 9 en un passage radial 10 parcouru par le gaz froid dans le sens dirigé vers l'extérieur et un passage radial il parcouru par le gaz de refroidissement dans le sens inverse comme on peut mieux le voir sur la figure 2. Chaque passage 10 comeunique, à son extrémité radialement interne, avec un conduit longitudinal 7 et se trouve relié, à son autre extrémité, par un intervalle 12 ménagé entre un pôle 4 et un enroulement 5, à une extrémité 13 de passages transversaux 14 ménagés dans l'enroulement 5, par exemple en utilisant des conducteurs cannelés. Chaque passage 11 est relié à son extrémité radialement externe, par un intervalle 15 ménage entre ltenroulement 5 et le p8le voisin 4, à l'autre extrémité 16 des passages transversaux 14. Chaque passage 1I débouche à son extrémité radialement interne dans la région centrale 17 du rotor. Le parcours suivi par le gaz de refroidissement est figuré par des flèches. L'évacuation du gaz de refroidissement par le centre du rotor évite l'envoi degaz chaud dans le stator et provoque -l'echauffement des bras 18 qui supportent la jante 1, ce qui accrott le serrage de la jante sur l'arbre du rotor. La figure 3 w > ntre la disposition de refroidissement de l'ensemble de la machine. Le gaz de refroidissement envoyé par un ventilateur 19 se divise en trois parties principales ; l'une 20 allant refroidir une excitatrice 21, une autre 22 servant au refroidissement du rotor et une autre 23 au refroidissement du stator 24. Le flux de gaz qui a refroidi le rotor sort de celui-ci suivant la flèche 25 et, reuni au flux de gaz qui a refroidi l'excitatrice, passe, suivant les flèches 26, entre la carcasse 27 de la machine et le stator 24, ou il se joint au flux qui a refroidi le stator et qui quitte celui-ci suivant les fleches 28, pour revenir à l'entrée du ventilateur 19 suivant la flèche 29. Le separateur 9 peut être constitué, comme le montre la figure 4, par des tôles à section en forme générale de X, qui constituent une sorte de ressort 30, cowprixe, lors du serrage du circuit magnétique, entre les couches de segments 31 et 32 qui listent, en direction axiale, un espace vide entre segments de tôles 2 et 3. Dans l'exemple de la figure 5, le séparateur est constitué par un tube elastique 33 ouvert d'un cSte s'appliquant par des lèvres 34 et 35 sur l'une des couches 31 et 32 et se trouvant, ainsi, fermé par cette couche. Le tube 33 pouvait être aussi un tube fermé. Dans le cas de la figure 6, le séparateur est constitué par une cale 36, en aluminium par exemple, munie d'arêtes radiales 37 et de tétons 38 qui pénètrent dans des trous correspondants des segments de tels des couches 31 et 32. L'étanchéité est assurée par l'écrasement des arêtes 37 contre les couches 31 et 32. REVENDICATIONS 1/ Disposition de refroidissement d'un rotor de machine électrique tournante comportant une jante composée d'un empilement de couches de segments de t8les serrées les unes contre les autres, formant circuit magnétique et des enroulevents installés à la partie extérieure de la jante dans lequel un gaz de refroidissement arrive axialement dans la région centrale du rotor et passe radialement dans des évents du circuit gagnétique, caractérisée en ce que des conduits longitudinaux (7) sont placés sous la jante (1) et reçoivent le gaz froid de refroidissaient à son arrivée, en ce qu'un premier groupe des passages radiaux (10), en connnnication avec ces conduits longitudinaux (7), sont ménagés entre les segments de tôles (2, 3) du circuit magnétique, en ce que des passages transversaux (14) reliés, à une première (13) de leurs extrémités, auxdits passages radiaux (10) du premier groupe > sont menagés dans les enroulements (5) et en ce qu'un deuxième groupe de passages radiaux (11), reliés à la deuxième extrémité (16) desdits passages transversaux (14) sont ménagés dans les segments de tôles du circuit magnétique et débouchent dans la région centrale (17) du rotor. 21 Disposition de refroidissement selon la revendication 1, caractérisée en ce que des espaces vides (8), d'une largeur supérieure au double de la largeur d'un passage radial, sont ménagés entre les segments (2, 3) de tôles du circuit magnétique rotorique et en ce que ces espaces vides sont divises par un séparateur (9) en un passage radial (10) du premier groupe et en un passage radial (11) du deuxième groupe. 3/ Disposition de refroidissement selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit séparateur (9) est un organe élastique (30, 33) serré entre les couches (31, 32) de segments de tôles du circuit magnétique rotorique.