Brevet FR2404943A1 — publié le 19790427

La présente invention concerne une machine électrique tournante asynchrone comportant un rotor engagé sur un arbre et constitué essentiellement par un empilement longitudinal de tôles élémentaires percées d'un orifice central pour l'arbre et d'encoches pour le passage de barreaux constituant les éléments longitudinaux d'une cage coulée. On sait que dans un rotor à cage de machine asynchrone, la cage est constituée d'une part de barreaux situés dans des encoches, d'autre part, de deux anneaux de court circuit reliant entre elles les extrémités des différentes barres. Dans les rotors de grandes dimensions tournant à vitesse élevée les contraintes' aux extrémités des barres, et plus particulièrement à la jonction barre-anneau de court circuit peuvent devenir très importantes et même amener la rupture de la cage. Le régime le plus difficile sa situe en fin de démarrage, où il y a un écart de température important entre les anneaux de court circuit et la tôlerie du rotor; ce régime donne naissance à des contraintes mécaniques d'origine thermique particulièrement sévères, qui viennent s'ajouter aux efforts centrifuges. I1 est connu que dans les rotors à cage brasée en alliage de cuivre on laisse une certaine longueur libre de barre permettant, en particulier, de diminuer les contraintes dans la barre. Mais, dans une cage coulée, il est impossible, ou il serait beaucoup trop compliqué, de laisser subsister cette longueur libre puisque les seuls moules nécessaires sont les moules relatifs aux anneaux, la tolerie rot or tenant lieu de moule pour les barres. Par ailleurs, on ssit que les cages coulées en alliage léger ou en aluminium présentent de grands avantages : robustesse lorsque la technologie est bien au point, facilité de fabrication, coat réduit du conducteur, etc... Mais on sait aussi que les contraintes trop élevées dues en particulier à l'absence de cette longueur libre dans les cages coulées en rend la réalisation très difficile, voire impossible au delà de certaines dimensions. Là présente invention a pour but de proposer une disposition constructive permettant de diminuer les contraintes mécaniques dans les barres des rotors de gros moteurs asynchrones à cage cou- lée, notamment en alliage léger ou en aluminium, cette disposition devant autre compatible avec les exigences de la coulée et rempla çant la longueur libre de barre prévue sur les moteurs à cage brasée. La machine selon l'invention est essentiellement caractérisée en ce que certaines au moins des tôles situées au voisinage de chacune des extrémités du rotor présentent au moins une fente sensiblement radiale s'étendant à partir de l'orifice central. On donne ainsi à la fondation élastique constituée par l'empilage des tales du rotor une souplesse supplémentaire permettant d'alléger les contraintes là où elles peuvent atteindre des niveaux prohibitifs en les répartissant sur une certaine longueur souple. La machine selon l'invention offre l'avantage de pouvoir être réalisée sans complication avec des cages coulées en aluminium ou en alliage d'aluminium, puisque l'on conserve la tolerie du rotor comme moule pour les barres, et puisque la seule modification consiste à faire une fente dans les tales d'extrémité du rotor, ce qui peut être réalisé en même temps que le poinçonnage des encoches. De préférence, la longueur des fentes est inférieure à la plus petite distance d existant entre l'orifice central et les encoches, et les fentes occupent des positions radiales intermédiaires par rapport aux positions occupées par les encoches. On peut également prévoir que la longueur des fentes pratiquées dans les tales augmente lorsque décroît la distance séparant ces tôles respectives de l'une des extrémités du rotor. Pour diminuer les contraintes aux endroits mimes où elles risquent de devenir dangereuses, il peut être avantageux de faire en sorte que la section des encoches pratiquées dans les t8les augmente par gradins lorsque décrott la distance séparant ces tolets respectives de l'une des extrémités du rotor. A cette fin, l'augmentation de la section des encoches est de préférence réalisée par augmentation des dimensions dans le sens périphérique de ces encoches, leur dimension radiale restant sensiblement constante. On notera que les caractéristiques de construction faisant l'objet de l'invention n'ont qu'une influence très faible sur les caractéristiques électromagnétiques du moteur puisqu'elles n'interviennent qu'aux extrémités de la machine sur une longueur petite par rapport à la longueur totale du circuit magnétique rotor. L'invention permet non seulement d'augmenter la solidité des machines à cage culée de puissance courante, mais surtout d'envisager la construction de machines à cage coulée de puissance bien supérieure. Un mode particulier de réalisation de l'invention sera décrit ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue en coupe d'une moitié de rotor d'une machine concernée par la présente invention. Les figures 2 et 3 sont des vues en perspective d'un arrachement d'une extrémité de rotor dans des machines conformes à l'invention. La figure 4 représente une tôle d'extrémité d'un rotor d'une machine conforme à l'invention. La figure 5 représente une autre tôle d'extrémité, mais toutefois plus proche du milieu du rotor que la tôle de la figure 4. La présente invention concerne les machines électriques tournantes asynchrones comportant un rotor 1 engagé sur un arbre 2, ce rotor étant essentiellement constitué par un empilement de tales élémentaires 3 maintenues serrées dans une cage coulée 4, 5. Lès tales 3 sont percées d'un orifice central 6 pour le passage de l'arbre 2 et d'encoches 7 pour le passage de barreaux 4. Les barreaux 4 constituent les éléments longitudinaux de la cage coulée 4, 5 et relient deux anneaux de court-circuit 5 enserrant l'empilement de tales aux extrémités la, lb du rotor. Selon l'invention certaines au moins des tôles 3 situées au voisinage de chacune des extrémités la, lb du rotor 1 présentent au moins une fente 8 sensiblement radiale s'étendant à partir de l'orifice central 6. Une seule fente peut être prévue, mais il est préférable, tant pour l'obtention de l'effet de souplesse recherché que pour des raisons d r équilibre, de prévoir plusieurs fentes réparties régulièrement (figures 4 et 5). Dans le cas où une seule fente est prévue, les tôles sont de préférence empilées de façon que les fentes soient diamétralement opposées pour deux tôles successives. La largeur des fentes sera faible, mais on aura intér8t à les terminer par un petit trou rond 9 de façon à éviter un risque de rupture de la tôe dans le prolongement de la fente. La longueur des fentes 8 est avantageusement inférieure à la plus petite distance d existant entre l'orifice central 6 et les encoches 7, et les fentes occupent des positions radiales médianes par rapport aux positions occupées par les encoches 7. De préférence la longueur des fentes 8 décrott, progressivement ou en marches d'escaliers, de chacune des extrémités la, lb du rotor vers le plan médian lc de ce dernier. Pour diminuer encore le risque de rupture aux extrémités du rotor, on peut prévoir que la largeur des encoches 7 augmente du plan médian Ic vers chacune des extrémités du rotor, la longueur de ces encoches, c'est-à-dire leur dimension dans un sens radial, restant sensiblement constante. Cette disposition est représentée sur la figure 3 avec une augmentation en marches d'escaliers de la section des encoches. En outre on peut voir sur les figures 4 et 5 que la tôle 3 de la figure 4, située plus à l'extérieur du rotor que la t81e de la figure 5, présente des fentes plus longues et des encoches plus larges. il est du reste bien entendu que le mode de réalisation décrit ci-dessus a été donné à titre d'exemple et des modifications accessibles à l'homme de l'art peuvent y être apportées sans sortir du cadre de 11 invention. -REVENDICÂTIONS- 1. Machine électrique tournante asynchrone comportant un rotor engagé sur un arbre et constitué essentiellement par un empilement longitudinal de tôles élémentaires percées d'un orifice central pour l'arbre et d'encoches pour le passage de barreaux constituant les éléments longitudinaux d'une cage coulée, caractérisée en ce que certaines au moins des tôles situées au voisinage de chacune des extrémités du rotor présentent au moins une fente sensiblement radiale s'étendant à partir de l'orifice central. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la longueur des fentes est inférieure à la plus petite distance d existant entre l'orifice central et les encoches. 3. Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les fentes occupent des positions radiales intermédiaires par rapport aux positions occupées par les encoches. 4. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la longueur des fentes pratiquées dans les tales augmente lorsque décrott la distance séparant ces tôles respectives de l'une des extrémités du rotor. 5. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la section des encoches pratiquées dans les tôles augmente par gradins lorsque décroît la distance séparant ces tôles respectives de l'une des extrémités du rotor. 6. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce ql1.e l'augmentation de la section des encoches est obtenue par augmentation des dimensions dans le sens périphérique de ces encoches, leur dimension radiale restant sensiblement constante.