Brevet FR2327666A1 — publié le 19770506

La présente invention est relative à un nouveau mode de constructions de machines dynamoélectriques, par exemple de machines comprenant un groupe alter nateur-excitatrice, quel que soit le mode d'entraînement mécanique de ces machines. Dans un mode classique de construction d'un groupe alternateur-excitatrice, il est déjà connu de fixer l'excitatrice sur la carcasse extérieure de ltalter- nateur, par exemple sur la partie supérieure de celle-ci, et d'entraîner l'exci- tatrice par une courroie qui engrène dans deux poulies, l'une calée sur l'arbre de l'alternateur et l'autre sur l'arbre de l'excitatrice. Dans un tel mode de construction, I'excitatrice est généralement du type à collecteur pour la délivrance du courant continu d'excitation à l'inducteur de l'alternateur. Dans un autrc mode classique de constructinn d'un groupe alternateur-excitatrice, il est également connu de placer l'excitatrice sur le même arbre que l'alternateur ou d'accoler l'excitatrice à une extrémité de l'arbre de l'alternateur, c-lle-ci se trouvant dès lors "cn bout d'arbre". Dans cet autre mode de construction, il a été possible de simplifier la construction de I'ensemble par l'adoption d'une Excitatrice du type dit à redresseur tournant, ce qui permet de supprimer le collecteur de l'excitatrice. La figure I des dessins annexés représente, d'une manière schématique, un groupe alternateur-excitatrice à redresseur tournant selon ce dernier mode de construction. En référence d cette Figure, un même arbre I entraîné par un moyen moteur non représenté et tournant dans des paliers également non représentés, sert de support à l'inducteur 2 d'un alternateur et à l'induit 3 d'une excita trice. L'inducteur 2 de l'alternateur est entouré de l'induit 4 de l'alternateur tandis que l'induit 3 de l'excitatrice est entouré de l'inducteur 5 de l'excitatrice.Un redresseur tournant 6, généralement composé d'un ensemble d'éléments semi-conducteurs, est également fixé sur l'arbre 1, entre l'induit 3 de l'exci- tatrice et l'inducteur 2 de l'alternateur; ce redresseur sert à assurer la conversion du courant alternatif débité par l'induit 3 de lJexcitatrice en courant continu pour l'alimentation de l'inducteur 2 de l'alternateur. Dans le second mode de construction rappelé ci-dessus, on peut constater aisément que ltencombrement en longueur du groupe alternateur-excitatrice est déterminé par la longueur de l'alternateur, par celle de l'excitatrice et celle du redresseur tournant, ces trois longueurs s'additionnant pour donner l'encon. brement total. La présente invention est relative à un nouveau mode de construction de machines dynamoélectriques, notamment de groupes alternateurexcitatrice, qui, dans certains cas, permet une réduction sensible de ltencombrement en longueur de ces groupes. Elle ct particulièrement applicable aux groupes de machines dynamoélectriques comprenant un alternateur et une excitatrice, notamment ?ans lesquels l'alternateur est du type nultipolaire,ce qui exige une construction présentant un encombrement diamétral important. Selon la présente invention, une machine dynamoélectrique double, du type comprenant par exemple un groupe alternateur-excitatrice, est caractérisée en ce: (a) qu'elle comprend une partie rotorique (tournante) supportant sur un même arbre noteur d'entraînement l'induit d'une première machine (excitatrice) et l'inducteur d'une seconde machine (alternateur), (b) qu'elle comprend une partie statorique (fixe) supportant sur une même carcasse l'inducteur de la première machine (excitatrice) et l'induit de la seconde machine (alternateur), (c) et que les deux ma & fres sont imbriquées l'une dans l'autre de telle façon que l'inducteur fixe de la premiers machine (excitatrice) est disposé entre l'induit tournant de cette première machine (excitatrice) et l'inducteur tournant de la seconde n:achine (alternateur) et entoure l'induit tournant de la première machine (excitatrice), l'inducteur tournant de la scconde machine(alternateur) étant entouré de l'induit fixe de cette seconde machine (alternateur). Selon la présente invention, la machine dynamoélectrique double du type décrit est encore caractérisée en ce qu'un redresseur tournant, fixé sur l'arbre moteur d'entraînement assure l'alimentation de l'inducteur tournant de la seconde machine (alternateur) à partir de l'induit tournant de la première machine (excitatrice). D'autres caractéristiques de la présente invention seront apparentes dans la description qui va suivre d'exemples non limitatifs de réalisation de machines dynamcelectriques suivant la présente invention. Les figures 2 et 3 des dessins annexés représentent d'une manière schématique: (a) en figure 2, un mode de réalisation d'une machine dynamo électrique suivant l'invention dans laquelle le redresseur tournant est du type "intérieur" c' est-à-dire est monté directement entre l'induit de la première machine et 1' inducteur de la seconde machine, (b) en figure 3, un autre mode de réalisation d'une machine dynamoélectrique suivant l'invention dans laquelle le redresseur tournant est du type exterieur , c'est-à-dire monté à l'extérieur de la carcasse de la machine tout en assurant la liaison entre l'induit de la premièr machine et l'inducteur de la seconde machine. Dans ces dessins, tous les éléments constructifs qui sont à la portée immédiate de l'expert en la matière ont été volontairement omis en vue de la simplification des dessins. Dans ces figures, les mêmes indices de référence ont été utilisés pour désigner les mêmes éléments que dans la figure 1. En référence à la figure 2, la machine dynamoélectrique est formée essentiellement d'une virole extérieure cylindrique 7, solidaire de deux flasques latéraux 8 et 9, dans lesquels sont prévus des paliers 10 et 11, à l'intérieur desquels tourne l'arbre moteur 1. La virole cylindrique 7 supporte l'induit 4 de l'alternateur, tandis que l'arbre moteur I supporte directement l'induit 3 de l'excitatrice. L'arbre moteur I supporte également un flasque intermediaire 12 pourvu d'une couronne cylindrique 13, laquelle sert de support à l'inducteur 2 de l'alternateur. Le flasque latéral 9 est également pourvu d'une couronne cylindrique 14, dont le diamètre est inférieur à celui de la couronne cylindrique 13, qui sert de support à l'inducteur 5 de l'excitatrice.De cette façon, l'en- semble formé de la couronne cylindrique 13 et de l'inducteur 2 de l'alternateur tourne autour de la couronne cylindrique 14, laquelle sert de support à l'inducteur 5 de l'excitatrice. Un redresseur tournant 6, généralement formé comme dit plus avant d'un ensemble de dispositifs semi-conducteurs, est calé sur l'arbre moteur I de façon à transformer le courant alternatif débité par l'induit 3 de ltexcitatrice pour l'alimentation de 17inducteur 2 de l'alternateur. Les connections 15 entre le redresseur tournant 6 et l'inducteur 2 de l'alternateur sont prévues à l'inte- rieur du flasque intermédiaire 12, ou à l'extérieur de celui-ci. Pour la simplification des dessins, dans la figure 2, comme d'ailleurs dans la figure 3, les conducteurs d'alimentation de l'inducteur 5 de l'excitatri- ce ainsi que les conducteurs de sortie de l'induit 4 de l'alternateur n'ont pas été représentés. On peut voir facilement de l'examen de la figure 2 que dans des condition bien déterminées de nombre de pôles de l'alternateur et de vitesse de rotation du rotor de l'alternateur, ce dernier doit être réalisé avec un diamètre inté rieur ive la masse rotorique tel qu'il est possible de loger, à l'intérieur du rotor de l'alternateur, la masse entière de l'excitatrice. I1 en résulte que 1' encombrement en longueur de l'ensemble alternateur-excitatrice n'est pas plus grand que celui qui est déterminé par l'alternateur seul, ce qui présente de grands avantages dans de nombreuses applications, notamment celles où le problème de l'encombrement global est de première importance. En référence à la figure 3, la machine dynamoélectrique est formée essentiellement d'une virole extérieure cylindrique 7, solidaire de deux flasques latéraux 8 et 9 dans lesquels sont prévus des paliers 10 et 11. Dans ces paliers tourne un arbre moteur formé de trois parties: un bout d'arbre 16, tournant dans le palier 10, un moyeu 17, supportant un flasque intermédiaire 12, et un arbre creux 18, tournant dans le palier ll; les trois parties 16, 17 et 18 de l'arbre moteur sont rendues solidaires l'une de l'autre par tout moyen convenable de facon à former un ensemble d'arbre similaire à l'arbre moteur 1 de la machine suivant la figura 2.En pratique les moyens utilisés seront cependant choisis pour permettre un démontage éventuel d'une manière aisée.Le flasque intermédiaire 12 supporte une couronne cylindrique 13 tandis que le flasque latéral 9 sert de support à une autre couronne cylindrique 14, dont le diamètre est inférieur à celui de la couronne cylindrique 13. L'induit 3 de l'excitatrice est monté sur l'arbre creux 18 tandis que 1' inducteur 5 de l'excitatrice est monté à l'intérieur de la couronne cylindrique fixe 14; l'induit 4 de l'alternateur est monté à l'intérieur de la virole extérieure 7 tandis que l'inducteur 2 de l'alternateur est monté à l'extérieur de la couronne cylindrique tournante 13. De cette façon, l'excitatrice se trouve imbriquée dans le moyeu de l'alternateur. Le redresseur tournant 6 est monté en bout d'arbre de l'arbre creux 18, à l'extérieur du flasque latéral 9, de façon à être facilement accessible. Pour diminuer l'encombrement de la machine dynamoélectrique,le palier il est prévu dans un renfoncement du flasque latéral 9 et est en fait monté sur la couronne cylindrique 14 plutôt que sur le flasque lui-même. Le redresseur tournant 6 est connecté d'une part à l'induit 3 de l'excitatrice par l'intermédiaire d'une connection 19. il est connecté d'autre part à l'inducteur 2 de l'alternateur de la manière décrite ci-après. L'arbre creux 18 est traversé par un conducteur central 20 fixé d'un côté au redresseur tournant 6 et d'autre part, avec interposition d'un isolant 21, au centre du-moyeu 17.Le conducteur central 20 est entouré, dans le partie avoisinant la connection 19, par une gaine isolante 22. Une connection 23, traversant le moyeu 17, assure la liaison entre le conducteur central 20 et l'inducteur 2 de l'alternateur. Dans la forme de réalisation représentée à la figure 3, le circuit de retour de l'excitation de l'inducteur 2 de l'alternateur s' effectue par la masse. Il est évident que l'on peut également réaliser une liaison complètement interne entre le redresseur tournant 6 et l'inducteur 2 de l'alternateur; dans ce cas, l'arbre creux 18 est alors traversé par deux conducteurs afin d'assurer la fermeture du circuit. Pour assurer un bon refroidissement de la machine dynamoélectrique double suivant l'invention, il est nécessaire de prévoir un circuit de ventilation interre qui permette une libre circulation de l'air de refroidissement dans toutes les parties de la machine. A cette fin, que le mode de réalisation adopte soit celui de la figure 2 ou celui de la figure 3, le flasque intermédiaire 12 est muni d'ouvertures 24 qui permettent l'accès de l'air de refroidissement aux pales d'un ventilateur 25comme dans le cas de la figure 3Selon la disposition des ouies d'entrée et de sortie d'air dans les flasques latéraux 8 et 9, ainsi qu'éventuellement dans la virole extérieure cylindrique 7, on peut obtenir une ventilation du type direct, l'entrée d'air et la sortie d'air se trouvant respectivement de part et d'autre de la machine, ou une ventilation du type en U, l'entrée et la sortie d'air se trouvant d'un meme côte de la machine. Le flasque intermédiaire 12 peut d'ailleurs être conformé de telle façon qu'il constitue lui-meme le ventilateur 25 en même temps que le support de la couronne cylindrique 13. il est évident que toute variante technologique peut être apportée aux exemples décrits ci-dessus à titre non limitatif sans sortir du cadre de la présente invention. ReEVEiiDICATIONS 1. tachine dynamoélectrique double, du type comprenant par exemple un groupe alternateur excitatrice caractérisée en ce: a) qu'lle comprend une partie rotorique supportant sur un meme arbre moteur d'entraînement l'induit d'une première machine et l'inducteur d'une seconde machine, b) qu'elle comprend une partie statorique, supportant sur une neme carcasse l'inducteur de la première machine et l'induit de la seconde machine. c) et que les deux machines sont imbriquées l'une dans l'autre de telle façon que l'inducteur fixe de la prer.wière machine est disposé entre l'induit tournant de cette première machine et l'inducteur tournant de la seconde machine et entoure l'induit tournant de la première machine, l'inducteur tournant de la seconde machine étant entoure de l'induit fixe de cette seconde machine. 2. Machine dynamoélectrique double suivant la revendication 1 caractérisée en ce qu'un redresseur tournant est fixé sur l'arbre moteur d'entraînement pour l'alimentation de l'inducteur de la seconde machine à partir de l'induit de la première machine. 3. machine dynamoélectrique double suivant la revendication 1 caractérisée en ce qu'une couronne cylindrique tournante fixée sur l'arbre moteur d'entraînement par un flasque intermédiaire sert de support à l'inducteur de la deuxième machine. 4. Machine dynamoélectrique double suivant la revendication 1 caractérisée en ce qu T une couronne cylindrique fixe, dont le diamètre est inférieur à celui de la couronne cylindrique tournante, est solidaire d'un des flasques latéraux de la machine et sert de support à l'inducteur de la première machine. 5. Machine dynamoélectrique double suivant l'une des revendications 1 à 4 caractrissée en ce qu'un ventilateur est fixe sur l'arbre moteur d'entraînement au voisinage du flasque intermédiaire. 6. Machine dynamoélectrique double suivant l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce qu un ventilateur est fixé au ou est solidaire du flasque intermédiaire. 7. Machine dynanoélectrique double suivant l'une des revendications 2 ou 3 ca ractérisée en ce qu'un redresseur tournant est fixé sur l'arbre moteur d'entraî nerent entre l'induit de la première machine et le flasque intermédiaire servant de support à la couronne cylindrique tournante, le flasque intermédiaire servant lui-même de support aux connections entre l'induit de la première machine et l'inducteur de la seconde machine. 8. Hachine dynamoélectrique double suivant l'une des revendications 2 ou 3 caractérisée en ce qu'un redresseur tournant est fixé, à l'extérieur de la machine, en bout d'arbre de l'arbre moteur d'entraînement, que cet arbre est creux et contient au radins un conducteur reliant le redresseur tournant à l'inducteur de la seconde tachine par l'intermediaire de connections supportées par le flasque intermédiaire supportant la couronne cylindrique tournante sur laquelle est fixe l'inducteur de la seconde machine. 9. machine åynamoelectrique double suivant la revendication 3 caractérisée en ce que le flasque intermédiaire est muni d'ouvertures assurant une circulation d'air de refroidissement à l'intérieur de la machine. lu. Machine dynamodlectrique double suivant la revendication 9 caractérisée en ce que le flasque intermédiaire est conformé de façon telle qu'il constitue à la fois le ventilateur de refroidissenent et le support de la couronne cylindrique portant l'inducteur de la seconde machine.