Brevet FR2409631A1 — publié le 19790615

La présente invention se rapporte à des connecteurs pour relier des conducteurs d'enroulements d'une machine électrodynamw- que et plus particulièrement à des moyens pour relier électriquement et mécaniquement deux demi-bobines refroidies par l'eau d'un sitar d'un turbo-générateurO Les bobines utilisées dans la plupart des grandes machines électrodynamiques, par exemple, dans des grands turbogénérateurs, ont été souvent réalisées par une opération dite "sur le banc ou de sous-ensembles qui sont ensuite montés dans les encoches du stator ou induit. Souvent, chaque encoche contient plusieurs c8tés de bobines et les extrémités de chaque cOté s'étendent au-delà de la longueur de l'encoche.Pour compléter une bobine, ces extrémités doivent être courbées de façon qu'un c8té de bobine logé dans la partie inférieure d'une encoche puisse autre relié à l'autre c8té de la bobine placée logée dans la partie supérieure d'une autre encoche. Pour surmonter certains problèmes, par exemple cassure de bobine provoquée par le cintrage des spires e trAmes de la bobi- ne, on utilise souvent des "demi-bobines" ou c8tés de bobine. Dans une telle construction å demi bobines, celles-ci sont encore assemblées en une opération dite "sur le banc" et montées ensuite dans les encoches du stator ou de l'induit. La pratique courante consiste toutefois à relier électriquement les demi-bobines à leurs extrémités par des conducteurs qui ont été soudés dans des viroles fixées aux chapeaux des collecteurs d'eau des demi-bobines. La soudure des conducteurs dans les viroles doit s'effectuer après que les demi-bobines ont été montées dans les encoches. Toutefois cette opération effectuée après le montage des bobines est laborieuse, lente et introduit souvent dans le raccord, des impuretés qui détériorent l'intégrité électrique. A cause du temps nécessaire pour chauffer le raccord à la température convenable et en raison de la proximité immédiate du raccord d'isolants adjacents, l'opération demande beaucoup de soins et de précautions. Ces inconvénients ont pour effet de retarder considérablement les étapes suivantes d'assemblage de la machine électrodynamique, puisque ces-étapes ne peuvent pas autre exécutées avant que les raccords n'aient subi des essais choisis non-destructifse Un connecteur de bobines destiné à remédier à certains des inconvénients ci-dessus est un dispositif en forme de "H" décrit dans le brevet américain nO 3 192 423. Ce connecteur élimine la nécessité des raccords bobine-conducteur mais en même temps t 1) il augmente les risques d'endommager les bobines et 2) il rend plus difficile le cintrage et le déplacement des demi-bobines, qui sont relativement inflexibles, dans le support. La présente invention a pour objet un connecteur perfectionné qui fournit un raccord à la fois mécanique et métallurgique entre les demi-bobines d'une machine électrodynamique. L'invention comprend généralement un dispositif qui développe et transmet une force de compression au raccord entre deux groupes de conducteurs électriques ayant la forme de barrettes qui sont imbriquées et, en outre, réunies par la formation d'une liaison métallurgique entre elles. Le présent procédé constitue un procédé perfectionné pour relier les demi-bobines dans une machine électrodynamique. Ce procédé consiste, d'une manière générale, à fixer une extrémité d'un groupe de barrettes conductrices électriques de façon à établir un contact électrique avec une demi-bobine, à fixer une extrémite d'un second groupe de barrettes conductrices de façon à établir un contact électrique avec une seconde demi-bobine, en imbriquant les extrémités libres d'un groupe de conducteurs avec les extrémités libres du second groupe pour former un raccord, à comprimer et à fixer ce raccord et à former une liaison métallurgique entre les deux groupes de conducteurs imbriqués. La présente invention permet d'augmenter la résistance mécanique, tout en diminuant la résistance électrique entre les conducteurs, du fait que ceux-ci sont imbriqués et comprimés. Le temps d'assemblage de la machine électrodynamique est, lui aussi, réduit à un minimum puisqu'il suffit d'un seul raccord au lieu de deux pendant l'assemblage. De plus, ce raccord unique n'a pas besoin autre situé à proximité immédiate de l'isolation, réduisant ainsi les risques d'endommager l'équipement associé pendant l'assemblage. Enfin, les essais non-destructifs de la conductivité électrique du raccord sont remplacés par une compression prédéterminée du raccord qui peut être mesurée avec une clé dynamométrique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d > eoem- ple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une perspective isométrique partielle de l'extrémité d'un turbogénérateur; la figure 2 est une vue en élévation, en coupe montrant les spires d'extrémité de deux demi-bobines, deux collecteurs, deux chapeaux de collecteur, et un connecteur de demi-bobines; la figure 3 est une vue latérale partielle d'un connecteur de bobine à prises, décalée de 900 par rapport à la figure 2, et la figure 4 est une vue partielle en perspective isométrique d'un connecteur de la technique antérieure. Les dessins représentent une machine électrodynamique dont les deux demi-bobines 12 et 14 doivent titre reliées l'une à l'autre. Commelgn le voit à la figure 1, un stator d'un générateur électrique refroidi par l'eau, a un noyau feuilleté 18. Ce noyau 18 présente des encoches longitudinales 20 destinées à recevoir un enroulement statorique de haute tension 22. L'enroulement statorique 22 du générateur 10 comprend un certain nombre de demi-bobines ou de c8tés de bobines 12 et 14, qui sont du type à refroidissement par une circulation intérieure, deux demi-bobines étant disposées dans chacune des encoches 20, les demi-bobines 12 et 14 étant reliées à leurs extrémités pour former l'enroulement statorique complet 22. La liaison des demibobines est réalisée au moyen de deux éléments de fixation tels que des vis 24 et 26 fixant deux plaquettes 28 et 30 de part et d' autre de plusieurs conducteurs électriques intercalés 32 et 34 s' étendant de chacun des deux chapeaux 36 et 38 des collecteurs d' eau de demi-bobine. A la figure 2, on voit un chapeau de collecteur d'eau 36 d'une demi-bobine 12 qui est relié à un autre chapeau de collecteur d'eau 38 appartenant à la demi-bobine 14. Il est bien évident que, normalement, l'une de ces deux demi-bobines 12 est logée au fond d'une encoche 2D du noyau statorique 18 et que 1' autre demi-bobine 14 est placée au sommet d'une encoche différente. L'eau de refroidissement entre dans les chapeaux 36 et 38 des col lecteurs d'eau par des raccords 40 et 42 et s'écoule par des canaux 44 pour ressortir par des raccords identiques (non représentés) situés à l'autre extrémité de chaque demi-bobine. Des barrettes conductrices 32 et 34 qui peuvent, par exemple, avoir environ 75 mm de largeur et 3 mm d'épaisseur sont en contact électrique avec les chapeaux 36 et 38 des collecteurs qui, de leurs c8tés, sont reliés électriquement par les collecteurs d'eau 37 et 39 aux demi-bobines 12 et 14.Les barrettes conductrices 32 et 34 sont généralement en cuivre ou en une autre matière conductrice et peuvent, par exemple, varier en longueur entre environ 114 et 165 mm, à cause des différents rayons de courbure suivant lesquels chacune d'elles est courbée pour former le raccord imbriqués Des contacts électriques 45 et 46 peuvent étre réalisés en les soudant, en les brasant ou en les fixant par tout autre procédé métallurgique ou mécanique approprié. Aucune limitation de dimensions physiques ou de température n'est imposée à la formation des raccords car ceux-ci peuvent, avantageusement, être produits avant l'assemblage des demi-bobines 12 et 14 dans les encoches 20 du noyau statorique.Les extrémités des barrettes conductrices 32 et 34, qui ne sont pas fixées aux chapeaux 36 et 38 des collecteurs sont, de préférence, couvertes d'une matière d'étamage 47, par exemple, d'une soudure ou d'une autre substance métallique ayant un point de fusion modéré. Les parties étamées ont généralement 57 mm de long, mais leur longueur dépend de la surface de contact électrique désirée. Deux trous oblongs 48 et 50, qui peuvent par exemple avoir 14 mm de largeur sur 38 mm de longueur, sont découpés dans la partie étamée de chaque barrette conductrice 32 et 34 pour permettre le passage de deux vis nonmagnétiques 24 et 26 dont le diamètre est inférieur d'environ 1,5 mm à la largeur des trous 48 et 50.La forme allongée de ces trous permet des tolérances de fabrication relativement amples entre le chapeau du collecteur d'eau supérieur 36 et le chapeau du collecteur d'eau inférieur 38. Après que les demi-bobines 12 et 14 ont été montées dans les encoches 20 du noyau statorique, on dispose deux plaquettes non-ma gné tiques 28 et 30 percées chacune de deux trous de chaque caté des extrémités étamées et imbriquées des barrettes conductrices, les trous d'une plaquette pouvant être éventuellement taraudés pour recevoir l'extrémité de vis de serrage 24,26. Les plaquettes 28 et 30 ont, par exemple, 45 mm de large, 76 mm de long et 6,3 mm d'épaisseur, chacune avec deux trous d'un diamètre approximativement égal à la largeur des trous allongés 48 et 50.On enfile deux vis non-magnétiques 24 et 26 dans les trous généralement alignés des plaquettes 28 et 30 et dans les trous oblongs 48 et 50 des barrettes conductrices 32 et 34. On place deux rondelles Belleville non-magnétiques ou deux autres organes flexibles équivalents 56 et 589 ainsi que deux écrous nonmagnétiques 60 et 62 à l'extrémité des vis non-magnétiques 24 et 26 et on les serre suffisamment pour garantir l'intégrité électrique, en utilisant les rondelles Belleville 56 et 58 comme éléments de blocage. On chauffe le r-accord étamé imbriqué à une températu- re suffisante pour fondre la substance d'étamage 47, puis on resserre les boulons 24 et 26 dans la mesure nécessaire pour assurer l'intégrité électrique. Les conducteurs 32 et 34 se présentent sous la forme de plusieurs rubans minces, comme représenté aux figures 2 et tafinde: L) faciliter la manipulation des conducteurs pour former un raccord, et 2) fournir de nombreuses surfaces électriques de contact, en diminuant ainsi l'intensité du courant passant par les interfaces et en maintenant de ce fait le raccord plus froid. Ce nouveau mode de liaison entre les demi-bobines 12 et 14 diminue aussi la durée de montage et élimine la nécessité de vérifier le raccord. REVEND I CATI ON S 1. Machine électrodynamique comportant un noyau et plusieurs demi-bobines constituant un enroulement disposé dans ce noyau, les parties d'extrémité d'une paire sélectionnée de ces demibobines étant reliées l'une à l'autre par un connecteur qui établit une liaison mécanique et électrique entre les parties d'extrémité de ladite paire sélectionnée de demi-bobines, caractérisée en ce que le connecteur comprend un premier groupe de plusieurs conducteurs électriques ayant chacun une première partie d'extrémité reliée en un contact électrique à une partie d'extrémité sélectionnée de demi-bobine, chacun de ces conducteurs électriques ayant une seconde partie d'extrémité, un second groupe de plusieurs conducteurs électriques ayant chacun une première partie d'extrémité reliée en contact électrique à la partie d'extrémité restante de demibobine de ladite paire sélectionnée de demi-bobines, chacun de ces conducteurs électriques ayant une seconde partie d'extrémité, les secondes parties d'extrémité de ces deux groupes de plusieurs conducteurs électriques étant imbriquées et en contact électrique les unes avec les autres, des organes pour transmettre une force de compression à travers les interfaces des conducteurs électriques à ces parties d'extrémité imbriquées des conducteurs électriques, et des moyens pour former une liaison métallurgique entre ces conducteurs électriques imbriqués. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les organes pour transmettre la force de compression aux parties d'extrémité imbriquées des conducteurs comprennent deux plaquettes, la première de ces plaquettes étant disposée engagée contre l'un des cotés des parties d'extrémité imbriquées des conducteurs électriques qui est parallèle au plan des interfaces des conducteurs, tandis que la seconde de ces plaquettes est disposée en engagement contre le cOté opposé des parties d'extrémité imbriquées des conducteurs, des organes étant prévus pour fixer ces plaquettes de part et d'autre des parties d'extrémité imbriquées des conducteurs, ces organes de fixation produisant la force de compression et des organes étant aussi prévus pour bloquer ces organes de fixation. 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que les conducteurs imbriqués et les plaquettes ont chacun une ouverture pour recevoir les organes de fixation. 4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que la seconde plaquette présente une ouverture taraudée, lesdits organes pour fixer et appliquer les forces de compression comprenant une vis passant dans les ouvertures de la première plaquette et les conducteurs imbriqués pour se visser dans l'ouverture taraudée de la seconde plaquettes 5. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que Les organes pour appliquer les forces de fixation et de conpreF sion comprennent une vis passant dans les ouvertures des plaquettes et des conducteurs imbriqués et un écrou se vissant sur la vis, les plaquettes et les parties d'extrémité imbriquées des conducteurs électriques étant disposées entre la teste de la vis et l'écrou. 6. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que les organes pour bloquer les organes de fixation et de compression comprennent un ressort monté entre les organes de fixation et la plaquette adjacente aux organes de fixation. 7. Machine selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que les plaquettes sont en une matière nonmagnétique. 8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que la vis, l'écrou et le ressort sont en une matière non-magnétique. 9. Procédé pour relier les parties d'extrémité d'une paire sélectionnée de demi-bobines d'une machine électrodynamique 1' une à l'autre en établissant ainsi un raccord mécanique et électrique entre celles-ci au moyen de plusieurs conducteurs électriques dont chacun comporte une première et une seconde parties d' extrémité, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes pour relier la première partie d'extrémité de chacun de ces conducteurs d'un premier groupe de conducteurs électriques en contact électrique avec une partie d'extrémité d'une demi-bobine sélectionnée,à relier la première partie d'extrémité de chacun des conducteurs d' un second groupe de plusieurs conducteurs électriques aux parties d'extrémités restantes de demi-bobine de ladite paire sélectionnée de bobines, à imbriquer les secondes paties d'extrémité des deux groupes de conducteurs électriques en établissant des contacts électriques entre eux et en formant entre eux une liaison métallurgique, à comprimer les parties d'extrémité des conducteurs électriques imbriqués suffisamment pour assurer l'intégrité électrique de l'ensemble après qu'une liaison métallurgique a été établie entre ces parties d'extrémité des conducteurs, et à fixer les extrémités imbriquées des parties d'extrémité des conducteurs électriques pour maintenir la compression. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce 4u'il comprend des étapes pour comprimer les parties d'extrémité des conducteurs électriques imbriqués après avoir imbriqué les secondes parties d'extrémité de ceux-ci, mais avant de former la liaison métallurgique.