Brevet FR2454721A1 — publié le 19801114

La présente invention se rapporte au domaine de la construction électro-mécanique et concerne plus particulièrement les dispositifs de fixation des têtes de bobines d'enroulements rotoriques de machines électriques à pôles non saillants. Elle est avantageusement applicable à la fixation des tettes de bobines d'enroulements rotoriques de turbo-alternateurs. Au cours du fonctionnement des machines électriques à pôles non saillants, il se crée de grandes forces axiales dues à des déformations thermiques de l'enroulement rotorique de ces machines. Ces.forces sont transmises aux anneaux de bandage enserrant les tettes de bobines de linroulement rotorique et tendent à déplacer ces anneaux par rapport au tambour du rotor dans le sens axial, en direction de ses extrémités. C'est surtout le cas de gros turbo-alternateurs. De ce fait, dans les dispositifs de fixation des tettes de bobines d'enroulements rotoriques de turbo-alternateurs de grande puissance des moyens sont obligatoirement prévus pour empêcher le déplacement précité des anneaux de bandage. On connaît un dispositif de fixation des tettes de bobines de 1'enroulement rotorique d'une machine électrique à piles non saillants (voir le certificat d'auteur de 1'URSS no 216094). Ce dispositif comprend un anneau de bandage enserrant la tette de bobine de l'enroulement rotorique et fixé sur le tambour du rotor par ajustement serré et un anneau de butée empêchant le déplacement axial de l'anneau de bandage sur le tambour du rotor qui enserre 1' anneau de bandage ainsi que le tambour du rotor à l'endroit de leur liaison et est fixé par ajustement serré de façon à éviter les déplacements radiaux par rapport à ces derniers. Ledit anneau de butée possède sur sa surface intérieure, du côté de l'une de ses faces, un filet, et du côté de l'autre face, une collerette contre laquelle peut buter un anneau de retenue. Un filet correspondant est prévu sur la surface extérieure de 1'anneau de bandage; 1' anneau de retenue est fixé dans une rainure annulaire réalisée sur la surface extérieure du tambour du rotor. L'ajustage de l'anneau de butée se fait sur la surface filetée de l'anneau de bandage. Le montage du dispositif s'opère dans l'ordre suivant. Tout d1abord, on amène l'anneau de butée sur le tambour du rotor, Puis on loge la clavette annulaire dans la rainure annulaire pratiquée sur la surface extérieure du tambour du rotor. Ensuite, sur le tambour du rotor on emmanche l'anneau de bandage sur lequel est vissé l'anneau de butée, préalablement chauffé, jusqu'à ce qu'il bute contre la clavette annulaire. L'assemblage par filetage de l'anneau de bandage et de l'anneau de butée, ainsi que le clavetage de l'anneau de butée avec le tambour du rotor empêchent le déplacement axial de l'anneau de bandage sur le tambour du rotor, en direction de ses extrémités. Le démontage du dispositif se fait dans l'ordre inverse. Une telle conception implique l'exécution d'opérations technologiques complexes lors du montage et du démontage. En particulier, il est nécessaire de faire tourner l'anneau de butée chaud de 4 à 5 tours ainsi que d'obtenir un bon centrage de celui-ci par rapport à l'anneau de bandage. En outre,.la fabrication d'une telle structure exige un appareillage spécial complexe, ce qui conduit à l'augmentation des frais de main-d'oeuvre et du codt de fabrication de la structure. On connais un autre dispositif de fixation des tettes de bobines de l'enroulement rotorique d'une machine électrique à pôles non saillants (voir les brevets américain nu2960360 et britannique non893890). Ce dispositif comprend un anneau de bandage enserrant les têtes de bobines de l'enroulement rotorique et fixé sur le tambour du rotor par emwschlst forcé et un anneau de butée empêchant le déplacement axial de l'anneau de bandage sur le tambour du rotor. L'anneau de bandage possède sur sa surface intérieure, du coté de la face orientée vers le tambour du rotor, une rainure annulaire dans laquelle est inséré un anneau de butée. A sa surface intérieure l'anneau de butée est pourvu de saillies d'assemblage à balonnette pouvant librement entrer dans les encoches du rotor et présente une fente transversale de part en part qui en fait un ressort. On a ménagé sur le tambour du rotor, à proximité de son extrniité, une rainure annulaire dans laquelle peut entre placé librement un anneau de butée. Les cales d'encoche présentent dans la partie s'étendant depuis la rainure annulaire jusqu'à l'extrémité du tambour du rotor, une hauteur réduite, de sorte que sur le tambour du rotor se forment des saillies réciproques d'assemblage à balonnette. Le montage du dispositif se fait de la manière suivante. On introduit l'anneau de butée dans la rainure annulaire intérieure de l'anneau de bandage, ce qui est facilité grâce à ses propriétés élastiques. L'anneau de bandage, conjointement avec l'anneau de butée, est chauffé et emmanché sur le tambour du rotor de telle manière que les saillies de l'anneau de butée se déplacent dans les rainures du tambour du rotor se trouvant au-dessus des cales d'encoches à hauteur réduite jusqu'à insertion complète de 11 anneau de butée dans la rainure du tambour du rotor. Ensuite, l'anneau de butée, ou l'anneau de bandage conjointement avec celui-ci , est tourné de la moitié d'une division d'encoche dé manière que les saillies de 1'- anneau de butée engrènent avec les saillies du tambour du rotor. Ceci fait, 11 anneau de butée est immobilisé en rotation en sens inverse. L'engrènement des saillies de l'anneau de butée et des saillies du tambour du rotor empêche le déplacement axial de l'anneau de bandage sur le tambour du rotor en direction de ses extrémités. Le démontage du dispositif est effectué dans l'ordre inverse. Cette structure est plus simple que celle décrite ci-dessus en ce qui concerne son montage et son démontage. Cependant, l'inconvénient de cette structure est la nécessité de disposer l'anneau de butée à l'intérieur de l'anneau de bandage. Ce fait peut rendre difficile le démontage du dispositif. En particulier, dans lecas d'écarts dûs à la fabrication et à l'exploitation, le démontage du dispositif sans la détérioration de l'anneau de bandage devient impossible. Un autre inconvénient important de la disposition décrite réside dans le fait que l'anneau de bandage est soumis au cours de la rotation du rotor, à une force centrifuge complémentaire exercée par 1'anneau de butée. On connais un dispositif perfectionné de fixation des têtes de bobines de l'enroulement rotorique d'une machine électrique à pôles non saillants (voir le certificat d'auteur de 1'URSS no 541243) qui permet de pallier les inconvénients précités. Ce dispositif comprend un anneau de bandage enserrant les têtes de bobines de l'enroulement rotorique et un anneau de butée enserrant l'anneau de bandage et servant à sa fixation sur le tambour du rotor. L'anneau de butée présente à sa surface interne, près de l'une de ses faces, des éléments d'as sablage à balonnette, et près de l'autre face, une collerette contre laquelle peut buter un anneau de retenue. L'anneau de butée enserrant l'anneau de bandage empêche le déplacement de ce dernier dans le sens axial. Cependant, cette structure du dispositif de fixation des têtes de bobines de l'enroulement rotorique d'une machine électrique à pôles non saillants présente, elle aussi, des inconvénients. L'assemblage à baïonnette conçu sur le tambour du rotor nécessite un usinage supplémentaire de la pièce la plus complexe et la plus onéreuse, l'arbre du rotor, qui ne peut être usiné que sur de grosses machines-outils spéciales. Outre cela, il est connu qu'en régimes d'exploitation anormaux ainsi qu'au cours du montage et du démontage dudit dispositif de fixation, il peut se produire une détérioration des éléments d'assemblage à baïonnette, y compris des éléments situés sur le tambour du rotor, ce qui nécessite dans certains cas un nouvel usinage de l'arbre du rotor et, le cas échéant, le remplacement de celui-ci ou l'abandon de ladite structure au cas où elle est endommagée durant les opérations précitées. le but de l'invention est de créer un dispositif de fixation des têtes de bobines de l'enroulement rotorique d'une machine électrique à polies non saillants dans lequel les éléments de fixation de l'anneau de butée soient disposés de telle manière que les opérations de montage et de démontage dudit dispositif soient simplifiées et la fiabilité de sa structure, accrue. L'invention a donc pour objet un dispositif de fixation des te- tes de bobines de l'enroulement rotorique d'une machine électrique à pôles non saillants, comprenant un anneau de bandage enserrant les têtes de bobines de l'enroulement rotorique et un anneau de butée entourant l'anneau de bandage et prévu pour sa fixation sur le tambour du rotor, l'anneau de butée présentant sur sa surface intérieure, près de l'une de ses faces, des éléments d'assemblage à baIonnette, et près de son autre face, une collerette contre laquelle peut buter un anneau de retenue caractérisé en ce que des éléments d'assemblage à baïonnette correspondants sont réalisés sur )a surface extérieure de l'anneau de bandage et l'anneau de retenue est placé sur le tambour du rotor. L'invention sera mieux comprise, aussi bien du point de vue de sa structure qu'en ce qui concerne son mode de fonctionnement à la lecture de la description détaillée d'une forme préférée de sa réalisation, en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et sur lesquels - la Fig. 1 représente en coupe longitudinale le dispositif de fixation des têtes de bobines de l'enroulement rotorique d'une machine électrique à pôles non saillants, selon l'invention; - la Fig. 2 représente en coupe partielle l'anneau de butée; - la Fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la Fig. 2; - la Fig. 4 représente en coupe partielle l'anneau de bandage; - la Fig. 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la Fig. 4. Le dispositif de fixation des têtes de bobines de l'enroulement rotorique d'une machine électrique à pôles non saillants comprend un anneau de bandage 1 (Fig. 1) emmanché sur le tambour 2 du rotor (non représenté) de la machine électrique, un anneau de butée 3 et un anneau de retenue 4. Du c8té de la face orientée en direction de l'axe transversal du tambour du rotor, l'anneau de butée 3 présente une collerette annulaire 5(Fig. 2) prenant appui sur l'anneau 4 , et du côté opposé, une ceinture cylindrique d'appui 6 prévue sur la surface intérieure de l'anneau de butée 3. Sur la surface intérieure de l'anneau de butée 3, à proximité de la ceinture d'appui 6, sont prévus des éléments d'assemblage à baion- nette formés par des encoches longitudinales 7 (Fig. 3) et des saillies 8. Sur la surface extérieure de l'anneau de bandage 1 est pratiquée une rainure annulaire 9 (Pig. 4) près de laquelle sont disposés des éléments d'assemblage à baïonnette correspondants constitués par des encoches longitudinales 10 (Fig. 5) et des saillies respectives 11. Les dimensions des saillies 11 d'assemblage à baïonnette réalisées sur l'anneau de bandage 1 sont choisies de telle sorte qu'en cas de déplacement axial de 1' anneau de butée 3 par rapport à l'anneau de bandage 1, elles pénètrent librement dans les encoches longitudinales 7 de 1'anneau de butée. Les saillies 8 de l'anneau de butée doivent, à leur tour, s'insérer librement dans les encoches longitudinales 10 corres- pondantes de l'anneau de bandage. I1 est à signaler que la largeur axiale de la rainure annulaire 9 ménagée dans l'anneau de bandage 1 est légèrement supérieure à la largeur axiale des saillies de l'anneau de butée.3. Une rainure annulaire 12 (Fig. 1) destinée à recevoir l'anneau de retenue 4 est prévue sur la surface extérieure du tambour 2 du rotor de la machine électrique. Le montage du dispositif s'opère dans l'ordre suivant. On amène l'anneau de butée 3 sur le tambour 2 du rotor, puis on loge 1' anneau de retenue fendu 4 dans la rainure annulaire 12 pratiquée sur le tambour 2 du rotor, après quoi l'anneau de bandage 1 est emmanché sur le tambour 2 du rotor suivant la technique classique par chauffage de l'anneau de bandage 1. Après refroidissement de l'anneau de bandage 1, l'anneau de butée 3 est chauffé jusqu'à une température permettant son emmanchement aisé sur la ceinture cylindrique 6 ce qui permet un ajustement légèrement dur avec le serrage requis. L'anneau de butée 3 chauffé est placé sur l'anneau de bandage 1 de telle sorte que ses saillies 8 entrent dans les encoches correspondantes 10 de l'anneau de bandage 1. L'emmanchement est continué jusqu'à ce que les saillies 8 de l'anneau de butée 3 soient entièrement introduites dans la rainure annulaire 9 de l'anneau de bandage 1 et la collerette annulaire 5 prenne appui sur 1' an- neau 4.L'anneau de butée 3 est ensuite tourné de manière que les axes de ses saillies coïncident avec ceux des saillies ll de 11 anneau de bandage 1 en formant ainsi un assemblage à baïonnette des pièces mentionnées. Le démontage du dispositif est effectué dans l'ordre inverse. Lorsque l'anneau de bandage 1 tend à se déplacer dans le sens axial vers une extrémité du rotor, ses saillies ll butent contre les saillies 8 de l'anneau de butée 3. L'anneau de butée 3 est retenu pour boiter les déplacements axiaux par rapport au tambour 2 du rotor de la machine électrique à l'aide de l'anneau de retenue 4. Ainsi, conformément à l'invention, il est proposé nn dispositif perfectionné de fixation des têtes de bobines de l'enroulement rotorique d'une machine électrique à pôles non saillants, de conception simple et fiable, permettant de faciliter les opérations de montage et de démontage. Dans la description ci-dessus de la variante préférée de réalisation de l'invention, on a employé pour plus de clarté une terminologie restreinte spéciale. Toutefois, il est évident que l'invention n'est nullement limitée aux termes choisis et que chacun de ces termes couvre tous les équivalents techniques fonctionnant de la même façon et prévus pour résoudre les mêmes problèmes. Bien que l'invention ait été décrite en se référant à une forme préférée de sa réalisation, il est bien évident à l'homme de métier que des modifications peuvent être apportées dans les pièces de la structure, sans sortir de l'esprit et de la portée de l'invention. - REVENDICATION Dispositif de fixation des têtes de bobines de l'enroulement rotorique d'une machine électrique à pôles non saillants comprenant un anneau de bandage enserrant les têtes de bobines de l'enroulement rotorique et un anneau de butée entourant ledit anneau de bandage et prévu pour sa fixation sur le tambour du rotor, ledit anneau de butée présentant sur sa surface intérieure, près de l'une de ses faces, des éléments d'assemblage à baionnette, et près de son autre face, une collerette contre laquelle peut buter un anneau de retenue, caractérisé en ce que les éléments d'assemblage à baïonnette cqrrespondants sont réalisés sur la surface extérieure dudit anneau de bandage et en ce que ledit anneau de retenue est placé sur la tambour du rotor.