Brevet FR2341975A1 — publié le 19770916

La présente invention concerne les machines électriques, et plus particulièrement les stators pour machines électriques. Cette invention peut être utilisée pour des machines électriques puissantes où il est nécessaire d'assurer la fixation fiable de la partie frontale de l'enroulement, aux différents régimes de fonctionnement. Le problème de la fixation de la partie frontale de l'en- roulement du stator d'une machine électrique, en particulier,d' une turbogénératrice, est l'un des problèmes importants à résoudre pour obtenir un fonctionnement fiable. On sait que les parties frontales de l'enroulement du stator sont soumises à des charges électrodynamiques notables aux régimes normaux et anormaux de fonctionnement. Le-niveau de ces charges augmente de façon continue, par suite de l'accroissement de la puissance des machines électriques. En plus des actions électrodynamiques, l'enroulement du stator est soumis à des charges thermiques considérables, et,par conséquent, subit des allongements d la suite de l'échauffement pendant la variation des régimes de fonctionnement. I1 en résulte que la réalisation de la fixation de la partie frontale de l'enroulement du stator doit résister, d'une part, aux efforts électrodynamiques notables et répétés, et, d'autre part, doit permettre le déplacement de l'enroulement sous l'effet de la dilatation thermique linéaire sans formation de tensions mécaniques inadmissibles dans le conducteur et dans l'isolement de l'enroulement qui provoqueraient la fracture du conducteur et la détérioration de l'isolement. Ainsi, le problème principal à résoudre lors de la réalisation de la fixation de la partie frontale réside dans le fait que l'on doit respecter simultanément ces deux conditions, notamment la rigidité et la mobilité de la partie frontale de l'enroulement. On connait un stator de machine électrique dans lequel le dispositif de fixation de la partie frontale de l'enroulement assure le déplacement axial de la partie frontale de l'enroulement. La partie frontale est fixée à un anneau isolant rigide qui s'appuie sur le corps du stator et peut se déplacer par rapport à lui. Entre l'anneau et le corps rigide sont engagées des cales poussées élastiquement dans la direction axiale par des ressorts et créant des efforts radiaux. Cependant, la rigidité durit anneau d'appui empêche de transmettre les efforts radiaux aux parties frontales de l'enrou- lement. Ainsi, en mettant en jeu des efforts radiaux, on n'arrive pas à assurer la fixation constante et rigide de la partie frontale de l'enroulement et a' régler le manque d'adhérence entre les tiges de la partie frontale de l'enroulement et les éléments de fixation résultant-de l'action des forces électrodynamiques et des charges thermiques. Les forces variables d'après la nature et la direction de l'action agissent sur la partie d'encoche et la partie frontale de l'enroulement d'une manière indéterminée b l'endroit où la partie d'encoche se transforme en partie frontale de l'enroulement. On connaît aussi un stator de machine électrique doté d'un dispositif de fixation de la partie frontale de l'enroulement dans lequel ledit stator comporte un induit pourvu de plateaux d'appui de pression montés à ses extrémités, un enroulement,dont la partie frontale est fixée aux supports, chacun desdits supports s'appuyant sur deux axes de section rectangulaire, qui peuvent se déplacer dans la direction axiale par rapport à l'élément d'appui fixé à la saillie circulaire du plateau de pression. Ce dispositif ne comporte aucun élément qui puisse pousser tout le système de fixation mobile dans le sens radial et, par conséquent n'assure ni la fixation rigide et constante de l'enrou- lement ni le réglage de manque d'adhérence de la partie frontale de l'enroulement aux éléments de fixation. Le but de la présente invention consiste à supprimer les inconvénients mentionnés ci-dessus. I1 s'agit de résoudre le problème suivant: réaliser un stator de machine électrique doté d'un tel dispositif de fixation qui assure une rigidité suffisante de la fixation des parties frontales de l'enroulement de manière qu'elles puissent résister aux efforts électrodynamiques importants engendrés au cours du fonctionnement et assure, en même temps la mobilité de la partie frontale de l'enroulement aux actions thermiques et la possibilité de réglage du manque d'adhérence de la partie frontale de l'enrou- lement aux éléments de fixation. Le problème posé est résolu par le fait que dans le stator de machine électrique comportant un corps, un induit, un enroulement placé sur l'induit et dont les tiges supérieures et inférieures sont connectées par couples à l'aide de têtes, un élément d'appui monté dans le corps du stator, l'élément d'appui,conformé ment à l'invention est réalisé sous forme d'anneau doté d'une saillie cylindrique, dont la hauteur correspond à la longueur de la partie frontale de l'enroulement jusqu'aux têtes et, de plus, ledit stator comporte des supports, dont les surfaces d'appui sont réalisées avec un angle par rapport à la surface intérieure de la saillie cylindrique, tandis que dans l'espace entre la surface intérieure de la saillie cylindrique et les surfaces d'appui des supports sont placées des cales qui sont maintenues dans cette position à l'aide d'éléments élastiques. Il est avantageux de pratiquer des rainures de guidage rectangulaires pour les cales sur la surface intérieure de la saillie cylindrique de l'élément d'appui. Il est aussi avantageux de prévoir une saillie sur les cales du coté de la tête de la partie frontale de l'enroulement sur laquelle bute l'élément élastique. Il est avantageux de fabriquer l'élément élastique à partir d'un alliage amagnétique à base de titane, dont le module d'élasticité est compris entre 1.1o6 kgf/cm2 et 1,3.106 kgf/cm2. Gr ce à la présente invention on assure une rigidité suffisante pour fixer les parties frontales de l'enroulement pendant le fonctionnement de la machine électrique et on assure,simultanément, la mobilité des parties frontales sous l'effet d'actions thermiques. Les rainures de guidage rectangulaire pour les cales permettent de simplifier la technologie de fabrication des cales et de rendre moins contraignantes les conditions auxquelles doit satisfaire la précision de l'usinage de leur surface. La saillie, ménagée sur la cale, permet de simplifier la fixation de l'élément élastique. Les autres buts, avantages et dispositions de l'invention ressortiront de la description détaillée d'exemples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: -la figure 1 représente en coupe longitudinale, la partie du stator conforme à l1invention,et -la figure 2 montre une vue suivant la flèche A de la figure 1. Le stator de machine électrique réalisé conformément à l'invention comporte un enroulement 1 (fiv.1), posé dans les encoches de l'induit 2, et, aussi, des tiges 3 supérieure et inférieure, dont la connexion forme la tête. Les tiges 3 sont raccordées entre elles par des anneaux de bandage isolants 4 et par ligatures de cordons 5. Les anneaux de bandage 4 sont fixés rigidement à un support 6. Les supports 6 (fig.2) sont régulièrement répartis suivant la circonférence du stator. Tout cet ensemble est logé dans le corps (non représenté sur la figure). L'induit 2 (fig.î) est bloqué dans la direction axiale d l'aide d'ailettes de raccordement 7 et d'éléments d'appui 8. L'élément d'appui 8 est réalisé en forme d'anneau, doté d'une saillie cylindrique 9. La hauteur de la saillie cylindrique 9 correspond à la longueur de la partie frontale de l'enroulement 1 jusqu'à la tête des tiges 3. Le support 6 est placé entre l'élément d'appui 8 et des guides 10, qui lui sont fixés. Sur le support 6 est ménagée une surface d'appui 11 sous un angle par rapport à la surface intérieure de la saillie cylindrique 9. Dans l'espace entre la surface d'appui 1t et la surface intérieure de la saillie cylindrique 9, on a disposé des cales 12, dotées elles aussi de saillies 13. La saillie 13 est fixée à la saillie cylindrique 9 et est serrée par des éléments élastiques 14 en forme de ressorts et par des boulons 15. Les cales 12 sont posées (fig.2) dans des rainures rectangulaires de guidage 16 pratiquées dans le sens axial. En fonctionnement, la rigidité de l'ensemble est assurée par les efforts radiaux créés par des cales 12 (fig.1) et par les éléments élastiques 14 par rapport à la saillie cylindrique 9 de l'élément d'appui 8. Les éléments élastiques 14 sont fabriqués à partir d'un alliage amagnétique à base de titane, dont le module d'élasticité est compris entre 1.106 kgf/cm2 et 1,3.106 2 kgf/cm2. Lorsque l'enroulement I s'allonge sous l'action de la chaleur, les supports 6 commencent à se déplacer conjointement avec la partie frontale de l'enroulement 1 et les cales 12 dans les rainures 16 (fig.2) par rapport aux guides 10 (fig.1). Mais, du fait que les cales 12 sont orientées dans le sens opposé, l'espace entre la surface Il du support 6 et la surface intérieure de la saillie cylindrique est rempli de façon complémentaire. De plus, la cale 12, en se déplaçant dans la direction axiale depuis l'induit 2, comprime supplémentairement les éléments élastiques 14, ce qui permet d'appliquer des forces complémentaires sur la cale 12 dans la direction axiale et sur l'enroulement I dans la direction radiale. Au refroidissement de l'enroulement 1, sa longueur diminue. La cale 12 se déplace alors vers l'induit 2 sous l'action des éléments élastiques 14 en assurant le remplissage de l'espace entre la surface d'appui 11 du support 6 et la surface intérieure de la saillie cylindrique 9 en créant ainsi un effort axial. En conséquence, tout l'ensemble de la partie frontale de l'enroulement 1 se trouve suffisamment appliqué et peut résister avec succès à l'action des charges électrodynamiques et thermiques aux régimes normaux et anormaux. Le dispositif de fixation conforme à la présente invention assure une grande fiabilité de fonctionnement; son utilisation et son réglage sont aisés; sa fabrication et son assemblage sont simples. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse au contraire, toutes les variantes. -REVENDICATIONS 1.- Stator de machine électrique comportant un corps, un induit, un enroulement placé sur l'induit et dont. les tiges supérieures et inférieures sont connectées par couples à l'aide de têtes, un élément d'appui monté dans le corps du stator, caractérisé par le fait que l'élément d'appui est exécuté en forme d'anneau doté d'une saillie cylindrique, dont la hauteur correspond sensiblement à la longueur de la partie frontale de l'enroulement jusqu'aux têtes et, en ce que ledit stator comporte des supports dont les surfaces d'appui sont exécutées sous un angle par rapport à la surface intérieure de la fente de la saillie cylindrique tandis que dans l'espace entre la surface intérieure de la saillie cylindrique et les surfaces d'appui des supports sont placées des cales, qui sont tenues dans cet espace à l'aide d'éléments élastiques. 2.- Stator selon la revendication 1, caractérisé par le fait que des rainures de guidage rectangulaires, orientées dans le sens axial, pour les cales, sont pratiquées sur la surface intérieure de la saillie cylindrique de l'élément d'appui. 3.- Stator selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait que, du c6té de la tête de la partie frontale de l'enroulement, la cale est dotée d'une saillie sur laquelle bute ledit élément élastique. 4.- Stator selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'élément élastique est réalisé à partir d'un alliage amagnétique à base de titane, dont le module d'élasticité est compris entre 1.106 kgf/cm2 et 1,3.106 kgf/cm2,