Brevet FR2376545A1 — publié le 19780728

La présente invention concerne le domaine de la construction des machines électrioues, et notamment les stators pour machines electriques. Elle trouve des applications en particulier dans les machines élecriques de grande puissance, par exemple, dans les turbogénérateurs. On sait que les machines electriques comprennent une partie fixe dénommée "stator" et une partie tournante désignée par le terme "rotor". existe de nombreuses constructions de stators. Un stator classique nour machines lectriques de grande puissance est constitu d'un corps dans lequel est disoesé un noyau à encoches longitudinales. Ces dernières reçoivent un enroulement composé de barres isolées. Les barres des enroulements sont empêchées de se déplacer dans les encoches en directions radiale et axiale au moyen de cales superposes à ces barres. fle plus, afin d'assurer jr Slscage plus efficace des barres de l'enmes- lement dans Tes encoches du stator, les barres peuvent être pourvues de garnitures en une matière déformable, imprégnée d'un produit durcissable à chaud. On dispose habituellement ces garnitures sur les faces étrcites des tartres. Une fois que les cales sone introduites dans l'encoche, la partie d'encoche 1 'enroulement est frittés de manière à assurer une oonne solidit; de blocage ces barres de l'enroulement dans les encoches. Toutefois, un homme de métier comprendra aisément qu'au cours du fonctionnement des machines électriques de puissance sieve dans lesquelles la densité du courant d'encoche atteint des valeurs importantes, il se crée dans l'enrouiement statorique de grands efforts électrodynamiques des à la vibration de l'enroulement. Au bout d'une certsine période de fonctionnement de la machine électrique, la capacité de serrage des cales d'encoche peut diminuer considérablement sous l'effet des forces électriques et mécaniques ainsi aue du fait d'un vieillissement des éléments de blocage-et d'isolation de l'enroulement ou pour d'autres raisons.Les barres de l'enroulement d'une machine éléctrique en service ont alors tendance à subir des oscillations radiales périodiques dans les encoches du noyau et commencent nêm- à résonner à certaines @@ fréguances ce qui provoque une ororion profonde affectant l' sclement des carras, du ii- des décharges d'encoche dues a l'interruption du co rant capacitif lors du déplacement des barres. Ceci a pour conséquence une fissuration des conqueteurs élémentaires des barres, une usure de l'isslement rar frottement suivie de cn claquage ainsi qu'une génération des bruits acoustiques.De plus, une telle diminution de la capacité de serrage des cales d'encoche peut entraîner leur enlacement libre dans les encoches longitudinales du noyau et leur éjection hcrs des encoches occasionnant également de graves endommagements de l'enrou- lement et d'autres parties de la machine électrique à tel point aue le rendement et la durée de service de la machine électrique sont considérablement réduits et que des travaux d'entretien plus fréquents deviennent nécessaires. Ftant donné que l'invention est applicable de préférence aux stators des machines électri- nues de grande puissance (800 000 à 1 200 000 k'!), il est bien évident qu'on pourrait tirer de grands avantages économiques en augmentant le temps entre deux entretiens successifs. I1 est déjà connu de bloquer les parties d'encoche d'un enroulement au moyen de cales ayant une section constante sur toute leur longueur. De telles cales ne donnent pourtant qu'une compensation insuffisante des jeux radiaux entra les barres de l'enroulement et la cale, dus à une différence de dimensions le long des barres de l'enroulement et des encoches, différence inévitable compte tenu des possibilités de la technique contemporaine de fabrication. est alors conduit à interposer des bandes de remplissage plus ou moins épaisses entre la cale et la barre. Dien que la fabrication et l'assemblage des cales de ce type soient relativement simples, elles ne permettent pas d'obtenir une pression suffisante sur les barres de l'enroulement et la surface interne de l'encoche en vue d'empÊcher le déplacement des cales dans les directicns radiale et axiale. Si on désire resserrer de telles cales après une certaine période ie fonctionnement de la machine électrique, elles doivent etre enlevées de encoche, puis on introduit une bande de remplissage plus epaisse et on remet les cales en placè. Ceci augmente le temps de réglage de la machine électrique au ccurs de l'assemolage et de l'entretien. L'immobilisation d'une telle cale est assure uniquement par les forces de frottement susceptibles, naturellement, de diminuer avec le temps, essentiellement sous l'effet des vibrations. Cd a aussi proposé de bloquer les parties d'encoche de l'enroulement à l'aide d'un système de deux cales e orientées en sens opposes et ayant chacune une surface incline. Lors du calage de enroulement on fait déplacer les cales dont les parties inclinées sont appliquées l'urecontre l'autre, axialement dans les encoches, la partie inclinée de la première cale glissant alors sur la partie inclinée correspondarte de le seconde cale de sorte qu'une pression radial est exercée sur 12 Jarre de l'enroulement par l'intermédiaire de cette ramiers. @@ peut o obtenir l'immobilisation de ces cales pour en empêcher un déclacement axial après calage à l'aide d'un système d'entailles obliques ménagées zur les flance des cales, qui assure une meilleure adhérence des cales aux parpie @atérals de l'encoche. Malheureusement, une telle disposition donne une immobilisation peu afficace des cales car, d'une part, l'adhérence entre les flaecs des cales et les parois des encoches reste insuffisante même avec le système d'entailles mentionné et d'autre part, ces entailles peuvent s'user au cours du calage et de l'utilisation de la machine électrique. De façon théorique, on pourrait bloquer les barres de l'enroulement au moyen. de deux paires de cales d'orientations opposées pour chaque encoche an introduisant une paire de cales à chaque extrémité de l'encoche. Mais, si l'on tient compte de la grande l-ongueur de l'encoche du noyau dans une machine électrique de grande puissance atteignant 6 à 8 m ainsi que de la faible hauteur de la cale à l'endroit de sa section maximale (de l'ordre de 20 mm), un tel blocage-n'est pas réalisable en pratique.On utilise donc plusieurs paires de cales d'orientations opposees dont les extrémités s'appliquent étroitement les unes contre les autres, que l'on introduit successivement à chaque extrémité de l'encoehe. En conçoit qu'il suffit d'immobiliser d'une façon efficace les paires extèmes de cales pour qu'un desserrage des autres cales soit évité. On s'est pose le problème de mettre au point un stator pour machine électrique agence de manière à éviter les daplacements axiaux des cales dans les encoches du noyau et leur rection des encoches d'une machine électrique en service sous l'effet des forces électriques et mecaniques. Le problème posé est résolu par le fait qu'on a créé un stator pour machine électrique comprenant un noyau avec des encoches recevant un enroulement 'sn barris, les barres étant bloquées par des cales orientées dans des sans opposés, caractérisé en ce que les portions péripheriques des cales extrêmes adjacentes aux barres de l'enroulement font saillie au-delà du noyau statorique et sont pourvues de rainures transversales dans lesquelles est inséré un bandage qui entoure en même temps les barres de l'enroulement statoriqus. Un tel agencement permet d'empêcher le déplacement axial des cales d'encoche et d'éviter de ce fait un desserrage éventuel des cales orientées dans des sens opposes, ce qui augmente, au bout du compte, la fiabilité de fonctionnement de la machine électrique-prise dans son ensemble. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre faite en regard aux dessies annexés, sur lesquels La Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale du stator pour machine électrique suivant l'invention avec les barres d'enroulement bloquées dans une encoche du noyau ; La Fig. 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la Fig. 1 La Fig. 3 est une vue en perspective d'une paire de cales d'encoche, extrêmes, d'orientation opposées suivant l'invention La Fig. 4 représente une cale d'encoche extrême pourvue d'une rainure ransveraale - suivant l'invention. Comme il est montre aux Fig. 1 et 2, un stator 1 comprend un noyau lamine 2 constitué de toles 3 dont le profil définit dans le noyau 2, lors de son assemblage, une série d'encoches longitudinales 4 de section rectangulaire, espacées à la périphérie du noyau et s'tendant en direction radiale. A la partie supérieure de encoche a sont ménagées des rainures 5 ayant, par exemple, une farme, en queue d'aronde (Fig. 2). Les encoches 4 reçoivent des barres 6 de l'enroulement entourées par une couche isolante solide 7. Les barres 6 sont bloquées dans les encoches 4 au moyen de cales 8 et 9 d'orientations opposées. Les flancs des cales 8 (Fig. 3) présentent des saillies 10 profilées de manière à s'adapter à la forme des rainures 5 à la partie supérieure des encoches 4 (Fig. 2). Les surfaces inclinés des cales 8 sont orientées vers les barres 6 de l'enroulement.Il est prévu entre les cales 8 et les barres 6, des cales 9 dont la surface inclinés doit être orientée vers et en contact avec la surface inclinée correspondante des cales 8 (Fig. I). Les cales eixtrSmes Il adjacentes aux barres 6 de l'enroulement font saillie, par les portions périphériques 12, au-delà du noyau 2 (Fig. 1), ces portions périphériques dotant pourvues de rainures transversales 13 (Fig. 3, 4) dans lesquelles un bandage 14 est inséré qui entoure en même temps les barres 6 du noyau 2 du stator 1 de la machine électrique (Fig. 1). Au cours ds l'assemblage du stator 1, on introduit les barres 6 de l'enroulement (Fig. 1, 2) dans les encoches 4 du noyau 2. On utilise, pour le blocage des barres 6 dans l'encoche 4, les cales 8 et 9 orientées dans des sens opposés ; la cale 8 étant alors introduite dans la partie supérieure de l'encoche 4 de telle sorte que ses saillies latérales 10 (Fig. 3) entrent dans les rainures 5 de l'encoche 4 an formant ainsi un assemblage du type à d'aronde (Fig. 2). La surface inclinée de la cale 8 est dans ce cas orientés vers les barres 6 de l'enroulement. Bien qu'évitant d'une façon sûre un dÉplacement radial de la cale 8, une telle disposition n'assure pourtant pas une fixation suffisamment bonne de la cale en direction axiale.Entre la cale 8 et les barres 6, on introduit une cale 9 de telle sorte que sa surface inclinée glisse sur la surface inclinée de la cale 8, après quoi on effectue le blocage par cales des barres 6 dans l'encoche 4. La pression radiale exercée par les cales 8 et 9 sur les barres 6 de l'enroulement assure un blocage parfait des barres dans l'encoche 4. I1 est à noter que les extrêmites des paires de cales 8 et 9 sont appliquées étroitement contre les paires de cales adjacentes. Afin d'ampêcher un déplacement axial des cales, qui pourrait entraîner une diminution de la pression radiale sur les barres de l'enroulement, on fixe les cales extrêmes Il aux barres 6 à l'aide du bandage 14 (Fig. 1) inséré dans la rainure transversale 13 managea dans la portion saillante 12 de la cale extrême 11 (Fig. 1, 4). Ce bandage 14 inséré dans la rainure 13 de la cals extrême Il entoure en même temps la barre 6 de l'enroulement. I1 est préférable de réaliser le bandage 14 en forme de cordon auto-rétrécissant imprégné d'une colle thenmodurcissable L'invention permet de réduire notablement le temps d'entretien préventif de la machine électrique. En effet, Si les cales orientas dans des sans opposes ne sont pas dament immobilisées, il peut se produire un desserrage des barres d'enroulement dans les encoches de la machine an service ce qui a pour conséquence de graves- altérations de ses performances. Une nouvelle opération de calage des barres d'enroulement nécessite l'extraction du rotor hors du stator. L'invention permet d'éviter d'une façon sûre la diminution de la capa cité de serrage des cales d'encoche et le desserrage des barres d'enroulement dans les encoches. On sait qu'un entretien préventif ne dure ordinairement qu'une semaine ; par contre, dans le cas de l'extraction du rotor il prendrait un vingtaine de Jours. I1 est bien vident qu'une telle augmentation du temps mort peut causer de grands dommages économiques au propriétaire de la machine électrique. REVENDICATION Stator pour machine électrique comprenant un noyau avec des encoches recevant un enroulement en barres, les barres étant bloquées par les cales orientées dans des sens opposes, caractérisé en ce que les portions périphé roues des cales extrêmes adjacentes aux barrss de l'enroulement, font saillie au-delà du noyau statorique et sont pourvues de rainures transversales dans lesquelles est inséré un bandage qui entoure en même temps les barres de l'enroulement statorique.