Brevet FR2513450A1 — publié le 19830325

_ Stator à circuit magnétique feuilleté avec doigts de serrage pour machine dynamoélectrique tournante,notamment du type à bulbe immergé La présente invention concerne un stator à circuit magnétique feuilleté avec doigts de serrage pour machine dynamoélectrique tournante notamment du type à bulbe immergé. Un tel stator se présente sous la forme d'un ensemble globa- lement de révolution autour de l'axe de la machine, cet axe définis- sant ci-après la direction "longitudinale" Il comporte de manière connue un circuit magnétique constitué par un empilement, selon la direction longitudinale, de tôles minces formant des couronnes cir- culaires dans des plans transversaux Le bord interne de ces tôles est creusé d'encoches réparties angulairement pour permettre le lo- gement des barres d'enroulement statorique, la tôle subsistant entre deux encoches angulairement successives constituant une dent en saillie radiale vers l'intérieur La partie pleine des tôles à l'ex- térieur des encoches forme une "couronne magnétique" conduisant cir- conférentiellement le flux magnétique statorique. Cet empilement est maintenu serré à l'aide de doigts de serrage répartis angulairement à ses deux extrémités pour exercer une pression de serrage sur la couronne et chacune de ces dents. Chacun de ces doigts présente la forme d'une bande de tôle à longueur radiale, à hauteur longitudinale et à épaisseur tangentielle, une partie externe de la longueur du doigt s'étendant sur la couronne magnétique, et une partie interne sur une seule dent. La force de serrage est appliquée à ces doigts par des tirants longitudinaux qui traversent tout l'empilement et sont munis d'écrous vissés à leurs extrémités Ces tirants ne peuvent être placés dans les dents du circuit magnétique, même s'ils sont iso- lants, ceci en raison de la nécessité de conserver une section de passage suffisante pour le flux magnétique conduit par ces dents. Ils sont donc toujours disposés dans la couronne Malheureu- sement dans le cas de nombreux groupes bulbes, la hauteur de cette couronne, mesurée radialement est inférieure à la profondeur des encoches Il en résulte que la force de serrage appliquée aux doigts par ces tirants est répartie incorrectement par ces doigts: la -2 - pression de serrage est trop forte sur la couronne magnétique, et trop faible sur les dents Par ailleurs ces tirants, quelle que soit leur position, sont sujets à des pertes par courants induits s'ils sont métalliques, et diminuent la section d'acier magnétique dispo- nible pour le passage du flux magnétique statorique. Enfin le maintien au cours du temps de la force de serrage, qui tend à diminuer en service, n'est pas très facile, en raison des difficultés d'accès aux écrous L'espace aux deux extrémités du cir- cuit magnétique est en effet encombré par la présence des têtes d'enroulement statorique. La présente invention a pour but la réalisation d'un stator à circuit magnétique feuilleté avec doigts de serrage pour machine dynamoélectrique tournante notamment du type à bulbe immergé, ce stator évitant les inconvénients des tirants de serrage et autori- sant d'une manière simple le choix de la meilleure répartition de la force de serrage entre les dents et la couronne magnétique, le contrôle et le resserrage du circuit magnétique sans aucun démontage de la machine, ceci sans créér d'encombrement génant. Elle a pour objet un stator à circuit magnétique feuilleté avec doigts de serrage pour machine dynamoélectrique tournante notamment du type à bulbe immergé, ce circuit présentant un axe longitudinal confondu avec celui de la machine et comportant: un circuit magnétique constitué par un empilement, selon la direc- tion longitudinale, de tôles minces formant des couronnes circu- laires dans des plans transversaux, le bord interne de ces tôles étant creusé d'encoches réparties angulairement, la tôle subsistant entre deux encoches angulairement successives constituant une dent en saillie radiale vers l'intérieur, la partie pleine des tôles à l'extérieur des encoches formant une "couronne magnétique" condui- sant circonférentiellement le flux magnétique statorique, la hauteur de cette couronne mesurée radialement pouvant être inférieure à la profondeur des encoches mesurée également radialement, des barres d'enroulement logées dans ces encoches avec leurs têtes débordant longitudinalement de chaque c 8 té de l'empilement, des doigts "de serrage" répartis angulairement sur les deux extré- mités de l'empilement pour répartir des forces de serrage sur la -3couronne et chacune de ces dents, chacun de ces doigts présentant la forme d'une bande de tôle à longueur radiale, à hauteur longitu- dinale et à épaisseur tangentielle, une partie externe de la lon- gueur du doigt s'étendant sur ladite couronne magnétique, et une partie interne sur une seule desdites dents, des moyens d'appui de chaque côté de l'empilement pour appliquer ladite force de serrage à chacun de ces doigts, une carcasse entourant le circuit magnétique et constituée par une tôle cylindrique épaisse, cette carcasse débordant longitudinalement de part et d'autre de l'empilement de tôles et des têtes d'enrou- lement, et des moyens d'accrochage pour accrocher le bord externe des tôles magnétiques à la surface interne de la carcasse, ce circuit étant caractérisé par le fait que chacun des doigts est muni d'un axe de doigt à direction circonférentielle dont la posi- tion radiale est prédéterminée pour qu'une force de serrage appli- quée sur cet axe assure une répartition convenable de la force de serrage entre la couronne magnétique et la dent, lesdits moyens d'appui comportant, à au moins une extrémité du circuit magnétique: un levier de serrage s'étendant radialement en regard de chaque dent, muni d'une articulation externe s'appuyant sur un appui "pro- che" solidaire de la carcasse au voisinage du doigt de serrage, muni encore d'une articulation intermédiaire, et muni enfin d'une articu- lation interne appuyant sur ledit axe de doigt, et des tiges longitudinales de transmission de poussée ayant cha- cune une extrémité "proche" poussant sur l'articulation intermé- diaire d'au moins un levier de serrage, et une extrémité "distante" disposée au delà des têtes des barres d'enroulement statorique et s'appuyant longitudinalement de manière réglable sur un appui "dis- tant" solidaire de la carcasse pour appliquer à cette articulation intermédiaire une poussée longitudinale "positive", le sens positif étant celui qui est dirigé vers le plan médian de l'empilement, et pour que le levier de serrage transmette une fraction de cette pous- sée à l'axe de doigt en la décalant vers l'axe du stator pour consti- tuer ladite force de serrage. -4- De préférence lesdites articulations intermédiaires des leviers de serrage sont poussées par l'intermédiaire de barres de répartition de poussée s'étendant circonférentiellement et communes chacune à plusieurs de ces leviers qui appliquent chacun une force de serrage à une dent, chacune de ces barres de répartition étant poussée par deux dite tiges de transmission de poussée disposées de part et d'autre du milieu de cette barre de manière à permettre d'appliquer temporairement une poussée longitudinale positive à cette barre à l'aide d'un vérin disposé longitudinalement entre ces deux tiges et propre à exercer une poussée connue avec précision en s'appuyant sur un appui distant formé sur la carcasse à distance du circuit magnétique. A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire ci-après, à titre non limitatif, comment l'invention peut être mise en oeuvre Il doit être compris que les éléments décrits et repré- sentés peuvent, sans sortir du cadre de l'invention être remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques Lors- qu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. La figure 1 représente une vue partielle d'un stator selon l'invention, en coupe par un plan passant par l'axe de la machine. La figure 2 représente une vue partielle du même stator en coupe par des plans transversaux décalés selon la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 représente une vue partielle du même stator en coupe par un plan transversal III-III de la figure 1, les doigts et leviers de serrage étant enlevés sur une partie de cette figure et trois tôles extrêmes du circuit magnétique étant également enlevées sur toute cette figure, pour faciliter la compréhension du dessin. On va d'abord indiquer les numéros de référence des pièces représentées sur ces figures 1 Doigt de serrage au nombre de deux par dent 2 Levier de serrage constitué par deux tôles planes radiales longitudinales découpées, avec articulations extrême 2 a, in- termédiaire 2 b, et interne 2 c _-5 _ 3 Barre de répartition de poussée 4 Tige de transmission de poussée Axe de doigts assurant l'appui des doigts sur l'articulation interne 2 c du levier 2 6 Entretoise maintenant l'écartement entre les deux tôles du levier 2 7 Réglette d'appui du levier 2 sur la carcasse 10 maintenue radialement par l'extrémité des clavettes 9 dans une rainure dont un flanc 7 a constitue ledit appui "proche" T 1,T 4 Paquets de tôles magnétiques statoriques, quelques paquets de tôles extrêmes Tl, T 2, T 3 ayant leurs bords internes en retrait, en forme d'escalier pour améliorer la répartition du flux magnétique. 8 dents des tôles magnétiques 8 a encoches entre les dents 8 b évent percé dans l'axe des dents entre les deux doigts de serrage 8 c couronne du circuit magnétique 9 Clavette longitudinale de solidarisation mutuelle et d'accro- chage des tôles à la carcasse, cette clavette constituant un dit "moyen d'accrochage" Carcasse du stator il Couronne d'appui en saillie sur la carcasse et constituant ledit appui "distant" 12 Plaquette d'appui sur la couronne 11, constituant un élément intermédiaire isolant 13 Ecrou borgne se vissant sur l'extrémité distante de la tige 4 pour constituer ledit "appui réglable" 14 Contre-écrou permettant le blocage de l'écrou 13 15 Outillage de serrage, permettant avec un vérin 15 a, d'établir ou de rétablir la force de serrage, qui est ensuite maintenue par blocage de l'écrou 13 16 Tête d'enroulement statorique 17 Barre d'enroulement Pour chaque dent 8 le serrage est effectué grâce aux deux -6- doigts 1 disposés radialement de part et d'autre d'un éventuel canal d'évent 8 b et recevant une force de serrage longitudinale sur un axe 5. Compte tenu de la faible hauteur de la couronne 8 c par rapport à la profondeur des encoches 8 a, la position radiale optimale de cet axe coincide avec les barres et têtes d'enroulement 17 et 16, qui empêchent de placer dans cette position des éléments de poussée longitudinaux. C'est pourquoi ces doigts 1 sont articulés sur un levier 2 par l'intermédiaire de l'axe 5 Ce levier prend appui sur la carcasse 10 par l'intermédiaire d'une réglette 7 pouvant servir d'appui à plu- sieurs paires de tôles ( 5 paires dans notre exemple) constituant chacune un levier Les deux tôles associées aux deux doigts de ser- rage ont leur écartement maintenu grâce à une entretoise 6 Les doigts de serrage 1 et les leviers 2 peuvent être découpés dans de la tôle d'acier. Pour chaque dent le levier 2 associé est poussé par une barre de répartition de poussée 3 commune à plusieurs leviers ( 5 dans l'exemple) La force de poussée des barres 3 sur les leviers est fournie à chaque barre par deux tiges de transmission 4 La barre 3 est assujettie de façon permanente aux tiges 4 par exemple par sou- dure. Les tiges 4 prennent appui sur une couronne 11 liée à la car- casse 10 à distance du circuit magnétique Cet appui se fait par l'intermédiaire d'une plaquette isolante 12 en statifié de tissu de verre imprégné Le réglage du serrage s'effectue grâce à un écrou borgne 13 se vissant sur les tiges et s'appuyant sur la plaquette Un contre-écrou 14 permet de bloquer le réglage. Le serrage du circuit magnétique se fait-soit en exerçant un couple à l'aide d'une clé dynamométrique sur l'écrou 13 à l'extré- mité des tiges de transmission 4 soit d'une façon globale et plus précise à l'aide d'outillages et de vérins. L'outillage 15 pour le serrage par un vérin 15 a est constitué d'une plaque 15 b pliée à ses deux extrémités et portant en son milieu un raidisseur 15 c Il prend appui d'un côté sur la barre 3 en quatre -7points permettant une bonne répartition des efforts sur ladite barre, et de l'autre côté en son milieu sur le vérin Ce dernier prend appui sur la couronne 11. En multipliant le nombre des vérins (dans notre exemple 1 vérin pour 5 dents) et de plaques on peut serrer tout le circuit magnétique en même temps Une fois obtenue la pression désirée on bloque les écrous 13 prenant appui sur la couronne 11 avec les contre-écrous 14 On peut ensuite enlever les vérins et les outillages 15. Pour un stator de groupe bulbe présentant un diamètre exté- rieur de 5 550 mm avec une hauteur de couronne magnétique de mm et une profondeur d'encoches de 105 mm, les barres de transmission de poussée 4 peuvent avoir par exemple une longueur de 260 mm et excercer chacune une force de 44 350 N le rapport de démultiplication de force des leviers 2 étant par exemple de 0,4 et les axes de doigts 5 étant placés à 78 mm du bord extérieur des tôles Tl, T 4. REVENDICATIONS 1/ Stator à circuit magnétique feuilleté avec doigts de serrage pour machine dynamoélectrique tournante notamment du type à bulbe immergé, ce circuit présentant un axe longitudinal confondu avec celui de la machine et comportant: un circuit magnétique constitué par un empilement, selon la direc- tion longitudinale,'de tôles minces (T 4) formant des couronnes cir- culaires dans des plans transversaux, le bord interne de ces tôles étant creusé d'encoches ( 8 a) réparties angulairement, la tôle sub- sistant entre deux encoches angulairement successives constituant une dent ( 8) en saillie radiale vers l'intérieur, la partie pleine des tôles à ltextérieur des encoches formant une "couronne magné- tique" ( 8 c) conduisant circonférentiellement le flux magnétique sta- torique, la hauteur de cette couronne mesurée radialement pouvant être inférieure à la profondeur des encoches mesurée également radialement, des barres d'enroulement ( 17) logées dans ces encoches avec leurs têtes ( 16) débordant longitudinalement de chaque côté de l'empi- lement, des doigts de "serrage" ( 1) répartis angulairement sur les deux extrémités de l'empilement pour répartir des forces de serrage sur la couronne et chacune de ces dents, chacun de ces doigts présentant la forme d'une bande de tôle à longueur radiale, à hauteur longitu- dinale et à épaisseur tangentielle, une partie externe de la lon- gueur du doigt s'étendant sur ladite couronne magnétique, et une partie interne sur une seule desdites dents, des moyens d'appui de chaque côté de l'empilement pour appliquer ladite force de serrage à chacun de ces doigts, une carcasse ( 10) entourant le circuit magnétique et constituée par une tôle cylindrique épaisse, cette carcasse débordant longitu- dinalement de part et d'autre de l'empilement de tôles et des têtes d'enroulement, et des moyens d'accrochage ( 9) pour accrocher le bord externe des têles magnétiques à la surface interne de la carcasse, -9- ce circuit étant caractérisé par le fait que chacun des doigts est muni d'un axe de doigt ( 5) à direction circonférentielle dont la position radiale est prédéterminée pour qu'une force de serrage appliquée sur cet axe assure une répartition convenable de la force de serrage entre la couronne magnétique ( 8 c) et la dent ( 8), lesdits moyens d'appui comportant, à au moins une extrémité du circuit magnétique: un levier de serrage ( 2) s'étendant radialement en regard de chaque dent ( 8), muni d'une articulation externe ( 2 a) s'appuyant sur un appui "proche" ( 7 a) solidaire de la carcasse ( 10) au voisinage du doigt de serrage ( 1), muni encore d'une articulation intermé- diaire ( 2 b), et muni enfin d'une articulation interne ( 2 c) appuyant sur ledit axe de doigt ( 5), et des tiges longitudinales de transmission de poussée ( 4) ayant chacune une extrémité "proche" poussant sur l'articulation intermé- diaire ( 2 b) d'au moins un levier de serrage ( 2), et une extrémité "- distante" disposée au delà des têtes ( 16) des barres d'enroulement statorique et s'appuyant longitudinalement de manière réglable sur un appui "distant" ( 11) solidaire de la carcasse pour appliquer à cette articulation intermédiaire une poussée longitudinale "posi- tive", le sens positif étant celui qui est dirigé vers le plan médian de l'empilement, et pour que le levier de serrage transmette une fraction de cette poussée à l'axe de doigt ( 5) en la décalant vers l'axe du stator pour constituer ladite force de serrage. 2/ Stator selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites articulations intermédiaires ( 2 b) des leviers de serrage ( 2) sont poussées par l'intermédiaire de barres de répar- tition de poussée ( 3) s'étendant circonférentiellement et communes chacune à plusieurs de ces leviers qui appliquent chacun une force de serrage à une dent ( 8), chacune de ces barres de répartition étant poussée par deux dites tiges de transmission de poussée ( 4) dispo- sées de part et d'autre du milieu de cette barre de manière à permet- tre d'appliquer temporairement une poussée longitudinale positive à cette barre à l'aide d'un vérin disposé longitudinalement entre ces deux tiges et propre à exercer une poussée connue avec précision en _ s'appuyant sur un appui distant formé sur la carcasse à distance du circuit magnétique. 3/ Stator selon la revendication 2, caractérisé par le fait que chacune des tiges de transmission de poussée ( 4) s'appuie sur ledit appui distant ( 11) par l'intermédiaire d'un système à vis et écrou ( 13) réglable en longueur lors de la mise en oeuvre dudit vérin, et blocable après réglage de manière à permettre d'enlever ce vérin sans risque de diminution sensible de la force de serrage, l'écrou de ce système étant disposé longitudinalement au delà des têtes d'enroulement ( 16) de manière à permettre un accès facile. 4/ Stator selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdits appuis proches sont constitués par une rainure ( 7 a) creusée dans la surface interne de la carcasse ( 10), lesdits appuis distants ( 11) étant constitués par une saillie formés sur cette même surface interne. / Stator selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les tiges de transmission de poussée ( 4) sont constituées d'acier, sont soudées sur les barres de répartition de poussée ( 3) et s'appuient sur lesdits appuis distants ( 11) par l'intermédiaire d'éléments iso- lants évitant que des courants induits par les têtes d'enroulement puissent se fermer en parcourant deux tiges consécutives soudées à une même barre, et une partie de la carcasse ( 10) entre ces appuis distants. 6/ Stator selon la revendication 1, dans lequel chacune desdites dents ( 8) est percée d'un évent de refroidissement ( 8 b) en forme de fente s'étendant selon un axe radial de cette dent, ce stator étant caractérisé par le fait que lesdits doigts ( 1) de serrage sont au nombre de deux de part et d'autre de cet évent avec un même axe de doigt ( 5), ladite articulation interne ( 2 c) du levier ( 2) appuyant sur cet axe de doigt entre ces deux doigts. 7/ Stator selon la revendication 3, caractérisé par le fait que chacune des barres de répartition de poussée ( 3) s'étend selon sa longueur en forme d'arc de cercle centré sur l'axe du stator, les tiges de transmission de poussée ( 4) étant placées de manière à équilibrer les forces appliquées à cette barre par ces tiges et les leviers ( 2) et à eviter ainsi toute flexion de ces tiges.