Brevet FR2583931A1 — publié le 19861226

Rotor de machine synchrone multipolaire, et procédé de montage d'un tel rotor La présente invention concerne un rotor de machine électrique sychrone multipolaire, à pôles saillants, comprenant une bobine autour de chaque pôle. Elle s'détend en outre à un procédé de montage d'un tel rotor. On a jusqu'ici disposé les bobines autour des pôles saillants de plusieurs manières. Selon une première réalisation, chaque pôle comprenant corps polaire et épanouissement polaire est rapporté sur le joint ou sur l'arbre à l'aide d'une clé, d'une fixation à queue d'aronde ou de vis. La bobine est installée sur le p8le avant le montage de celui-ci sur la jante ou l'arbre. Selon une autre réalisation, le corps polaire fait partie intégrante de la jante ou de l'arbre, et ltépanouissement polaire est rapporté et fixé sur le corps polaire. La bobine est mise en place autour du corps polaire avant montage de ltépanouissement polaire. Selon une troisième réalisation, chaque pôle comprend d'un seul tenant ltépanouissement polaire et le corps polaire intégrés à la jante ou à l'arbre. On peut utiliser alors des bobines préconstituées, mais déformables, d'ouverture suffisante pour leur permettre d'entre enfoncées autour de l'épanouissement polaire. Une fois la bobine disposée sous l'épanouissement polaire, on l'allonge de façon à rapprocher l'une de l'autre les parties latérales qui viennent prendre appui sous les becs de l'épanouissement polaire. On peut aussi utiliser des bobines, soit non entièrement constituées, dont le bobinage est terminé après installation sur le pôle correspondant, soit bobinées directement toutes entières sur les pôles correspondants. Quelle que soit la solution retenue jusqu'ici, la mise en place de l'ensemble des pôles et des bobines correspondantes est une opération longue, donc coûteuse, et nécessitant parfois des raccordements mécaniques de piècesdifférentes ou ne permettant pas des positionnements précis. La présente invention a pour but de procurer un rotor de machine synchrone multipolaire dont le montage soit simple et rapide, et ne nécessite pas de raccordement mécanique de pièces, tout en assurant un positionnement précis de chaque bobine autour du pôle correspondant. Le rotor selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend des paires de pôles de profil dissymétrique, les deux pôles d'une paire présentant sur leurs premiers flancs en regard dans la zone la plus proche de l'arbre une partie inférieure parallèle au plan de symétrie de l'épanouissement polaire, puis dans la zone la plus éloignée de l'arbre une partie supérieure inclinée vers le pôle adjacent, cependant que les autres flancs des pôles de cette paire sont chacun parallèle au plan de symétrie du pôle considéré, et plus éloignés de ce dernier que la partie inférieure des premiers flancs, et en ce que les bobines entourant les pôles sont préconstituées et indéformables, et d'ouverture latérale inférieure à la largeur de l'épanouissement polaire sous lequel elles sont disposées. Il répond en outre de préférence à au moins l'une des caractéristiques suivantes - Les épanouissements polaires sont d'une seule pièce avec les corps polaires correspondants, la jante, le croisillon et le moyeu, et formés par un ou plusieurs disques en acier frettés à chaud sur l'arbre. - Il comporte des barres d'amortisseur de section rectangulaire, disposées dans des encoches ouvertes et fixées dans celles-ci par soudure. - Chaque bobine est positionnée vis-à-vis du pôle correspondant par des cales disposées entre elle et les bécs des épanouissements polaires. - Les extrémités de chaque pôle sont munies de pions en acier, et des rubans de verre enlacent ces pions et la partie frontale de la bobine disposée autour de ce pôle. - Sur chaque pôle des cales sont interposées entre le ruban de verre et la partie inférieure de la bobine, d'une part, et d'autres cales entre les pions et la partie supérieure de la bobine, d'autre part. - Les bobines adjacentes sont calées vis-à-vis l'une de l'autre par un tronçon de corde imprégné de résine, disposé entre leurs arêtes les plus proches. Le procédé de montage d'un rotor selon l'invention est caractérisé en ce que l'on présente devant chaque pôle la bobine correspondante obliquement, de façon à loger l'un de ses côtés dans une grande fenêtre interpolaire, en ce que l'on applique les arêtes internes du coté de la bobine introduit dans cette fenêtre contre le flanc correspondant du pôle, en ce que l'on fait glisser ces arêtes le long du profil du pôle sous le bec et le long de la partie verticale du flanc du corps polaire jusqu'à ce que les deux côtés de la bobine se trouvent dans les fenêtres interpolaires, la bobine déjà montée sur le pôle adjacent étant approchée au maximum de son corps polaire pour dégager l'espace nécessaire à l'introduction de la nouvelle bobine. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux figures du dessin annexé, un rotor d'alternateur synchrone selon l'invention. La figure 1 représente une vue partielle du rotor en coupe par un plan diamétral, selon l'axe I-I de la figure 2. La figure 2 représente une vue partielle du rotor en coupe par un plan perpendiculaire à son axe, selon l'axe Il-Il de la figure 1. La figure 3 représente à plus grande échelle une vue de face de l'extrémité d'un pôle, avec les cales de positionnement de la bobine et les rubans de verre de fixation de celle-ci, et les barres d'amortisseur. La figure 4 représente schématiquement les phases de l'opération de mise en place d'une bobine autour du pôle correspondant. Dans les figures 1 et 2, le rotor est constitué d'un certain nombre de disques épais en acier 1, frettés à chaud sur l'arbre 2, séparés les uns des autres par des intervalles 3. Chacun des disques comporte d'un seul tenant un moyeu 4, un croisillon 5, des corps polaires 6 et des épanouissements polaires 7. Les corps polaires sont entourés par les bobines 8. La structure d'un pôle tel que 15 est dissymétrique. Il comporte d'un côté un flanc 12 parallèle au plan de symétrie 11 de l'épanouis- sement polaire, surmonté d'une partie 13 inclinée vers un autre pôle 16. La hauteur D du flanc 12 et le largeur C du corps polaire sont déterminées en conjonction avec l'ouverture latérale A de la bobine, pour qu'elles permettent d'effectuer facilement ltopération de montage sur le pôle de la bobine, qui sera décrite ci-après en référence à la figure 4. L'autre flanc 14 du pôle est parallèle à son plan de symétrie. Le flanc 12 est plus proche du plan de symétrie que le flanc 14.De ce fait, la fenêtre interpolaire 19 séparant les pôles 15 et 16 est plus large au niveau des corps polaires que la fenêtre 19A séparant le pôle 15 de l'autre pôle adjacent 19B. Les bobines sont positionnées vis-à-vis des pôles par des cales 17 en matériau stratifié mat de verre-résine époxy disposées sous les becs 18 des épanouissements polaires. La figure 3 représente en élévation à plus grande échelle l'extrémité d'un pôle. Les cales 17 de positionnement des bobines sont séparées du rebord inférieur des becs 18 d'un épanouissement polaire par un feutre 20 en polytéréphtalate d'éthylèneglycol. La bobine 8 est maintenue appliquée radialement entre les becs polaires à l'aide d'un laçage par ruban de verre 21 sur les parties frontales du pôle. A cet effet, des pions en acier 22 sont soudés à l'extrémité des pôles. Un ruban tel que 21 enlace à la fois des pions 22 à chaque extrémité du pôle et les parties frontales de la bobine 8. Des cales 23 en matériau stratifié mat de verre-résine époxy sont intercalées entre le ruban 21 et la partie inférieure de la bobine. D'autres cales 24 en le même matériau sont intercalées entre les pions 22 et la partie supérieure de la bobine. Un feutre 25 en polytéréphtalate d'éthylène glycol est interposé entre les cales 24 et les pions 22. Le calage entre les bobines de pôles adjacents est assuré par des tronçons de corde 26 imprégnés de résine époxy disposés entre les arêtes inférieures des bobines adjacentes, là ou l'intervalle qui les sépare est le plus faible. La polymérisation, soit à chaud, soit à froid, de tous les éléments imprégnés de résine assure la rigidité mécanique de l'ensemble. Le positionnement radial des bobines contre les becs polaires pourrait être assuré par des systèmes différents. On pourrait disposer soit un système à ressort sous chacune des parties droites d'une bobine, soit un système à ressort entre les parties droites de deux bobines adjacentes dans chaque fenêtre interpolaire. On pourrait disposer des cales biseautées agissant par effet de coin sous chacune des parties droites d'une bobine. On pourrait encore disposer un système à excentrique plaquant une cale isolante sous chacune des parties droites d'une bobine. Les épanouissements polaires 7 sont munis d'encoches 10 pour le logement de barres d'amortisseur de section droite rectangulaire 9, qui sont soudées dans ces encoches. Le montage de la bobine sur un pôle s'effectue comme représenté en figure 4. L'ouverture latérale de la bobine 8 (cote A) est telle qu'elle puisse présenter un appui suffisant sous les becs du pole. Sa valeur est de préférence inférieure ou égale à 0,9 fois la largeur (cote B) de l'épanouissement polaire. La largeur C du corps polaire et la cote D (hauteur de la partie du flanc du corps polaire parallèle au plan de symétrie de l'épanouissement polaire) sont déterminées de façon à permettre d'effectuer le montage et le calage de la bobine sur le pôle, tout en étant compatibles avec le dimensionnement électromagnétique du pôle (densité de courant dans la bobine, saturation du noyau, etc...). On présente d'abord obliquement la bobine de façon à loger l'un de ses côtés dans la grande fenêtre interpolaire. On applique alors les arêtes internes M et N de la bobine contre le flanc du pôle (position 8A). On fait glisser les arêtes M et N le long du profil du pôle en imprimant à la bobine un mouvement combiné de rotation et de translation (position 8B). On continue le mouvement jusqu'à ce que les deux côtés de la bobine se trouvant dans les fenêtres interpolaires 19, 19A (position 8C). Pendant cette opération, la bobine 28 montée sur le pôle adjacent (ou les deux bobines montées sur les deux pôles adjacents dans le cas de l'installation de la dernière bobine) sont rapprochées au maximum de leurs corps polaires respectifs pour laisser l'espace disponible nécessaire au mouvement de la bobine 8 en cours de mise en place. Les bobines ne sont positionnées définitivement sur leurs pôles respectifs que lorsqu'elles ont toutes leurs deux côtés installés dans les fenêtres interpolaires. REVENDICATIONS 1/ Rotor de machine électrique synchrone multipolaire, comprenant une bobine (8) autour de chaque pôle, caractérisé en ce qu'il comprend des paires de pôles de profil dissymétrique, les deux pôles (15, 16) d'une paire présentant sur leurs premiers flancs en regard dans la zone la plus proche de l'arbre une partie inférieure (12) parallèle au plan de symétrie de l'épanouissement polaire (7), puis dans la zone la plus éloignée de l'arbre une partie supérieure (13) inclinée vers le pôle adjacent, cependant que les autres flancs (14) des pôles de cette paire sont chacun parallèle au plan de symétrie du pôle considéré, et plus éloignés de ce dernier que la partie inférieure des premiers flancs, et en ce que les bobines entourant les pôles sont préconstituées et indéformables, et d'ouverture latérale (A) inférieure à la largeur (B) de l'épanouissement polaire (7) sous lequel elles sont disposées. 2/ Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que les épanouissements polaires (7) sont d'une seule pièce avec les corps polaires correspondants (6), la jante, le croisillon (5) et le moyeu (4), et formés par un ou plusieurs disques en acier (1) frettés à chaud sur l'arbre (2). 3/ Rotor selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des barres d'amortisseur (9) de section rectangulaire disposées dans des encoches (10) ouvertes et fixées dans celles-ci par soudure. 4/ Rotor selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque bobine est positionnée vis-à-vis du pôle correspondant par des cales (17) disposées entre elle et les becs (18) des épanouissements polaires (7). 5/ Rotor selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les extrémités de chaque pôle sont munies de pions (22) en acier, et en ce que des rubans de verre (21) enlacent ces pions et la partie frontale de la bobine disposée autour de ce pôle. 6/ Rotor selon la revendication 5, caractérisé en ce que sur chaque pôle, des cales (23) sont interposées entre le ruban de verre et la partie inférieure de la bobine, d'une part, et d'autres cales (24) entre les pions et la partie supérieure de la bobine2 d'autre part. 7/ Rotor selon ltune des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les bobines adjacentes sont calées vis-à-vis l'une de l'autre par un tronçon de corde (26) imprégné de résine, disposé entre leurs aretes les plus proches. 8/ Procédé de montage d'un rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on présente devant chaque pale la bobine correspondante (8) obliquement, de façon à loger l'un de ses côtés dans une grande fenêtre interpolaire (19), en ce que l'on applique les aretes internes (M, N) du côté de la bobine introduit dans cette fenêtre contre le flanc correspondant du pôle, en ce que l'on fait glisser ces arêtes le long du profil du pôle sous le bec (18) et le long de la partie verticale (12) du flanc du corps polaire jusqu'à ce que les deux côtés de la bobine se trouvent dans les fenêtres interpolaires, la bobine (28) déjà montée sur le pôle adjacent étant approchée au maximum de son corps polaire pour dégager l'espace nécessaire à l'introduction de la nouvelle bobine (8).