Brevet FR2589017A1 — publié le 19870424

Machine synchrone à enroulements supracondueteurs La présente invention concerne une machine synchrone à rotor soli- daire d'un arbre porté par des paliers, à enroulements stator et rotor supraconducteurs refroidis par de l'hélium à très basse température, chacun des enroulements et l'entrefer étant dans une enceinte sous vide. Pour réduire les pertes thermiques, il y a lieu de maintenir le stator, le rotor et l'entrefer sous vide, le stator et le rotor devant être chacun sous un vide poussé, de l'ordre de 10-4 millibar, le vide régnant dans l'entrefer pouvant être notablement moins poussé, son rôle étant essentiellement de diminuer les pertes par frottement. On prévoit un pompage permanent sur le stator pour y maintenir le vide poussé. Le rotor est de préférence sous un vide scellé. Mais il apparaît lors du refroidissement de la machine une contraction différentielle très impor- tante entre la partie chaude du rotor au voisinage de l'entrefer et sa partie froide, devant être portée aux environs de 4 K, par exemple par une circulation d'hélium au-dessus de sa pression critique. Ceci impose de le munir d'organes permettant d'absorber eette contraction différen- tielle et complique sa construction. Enfin, compte tenu des contractions différentielles du stator et du rotor, l'entrefer doit présenter une épaisseur notable. La présente invention a pour but de procurer une machine synchrone présentant un système de réfrigération et un rotor de construction plus simple et dont l'entrefer puisse être faible. La machine synchrone selon l'invention est caractérisée en ce que les enroulements du stator et du rotor et l'entrefer sont disposés dans une enceinte commune reliée à une source de vide commune, et en ce que l'entrefer est séparé des paliers par des joints à huile résistant au vide et par des pièges froids cryogéniques. Elle répond en outre de préférence à au moins l'une des caractéris- tiques suivantes: - L'induit est entouré d'un bain d'hélium liquide. - L'inducteur est contenu dans une enceinte dans laquelle circule un flux d'hélium hypercritique. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence à la - 2 figure unique du dessin annexé, un alternateur synchrone à enroulements stator et rotor supraconducteurs selon l'invention, représenté partiel- lement en élévation avec coupe partielle. L'alternateur comprend des enroulements statoriques triphasés en matériau supraconducteur 1 et des enroulements rotoriques 2 également supraconducteurs. Du stator partent des conducteurs triphasés 1A vers l'utilisation. Le rotor est porté par un arbre 3, et sa périphérie est séparée du stator par un entrefer 4. Autour du stator est disposé un circuit magnétique feuilleté 5, empêchant le flux magnétique de sortir de la machine. Les enroulements statoriques sont maintenus dans un bain d'hélium liquide 6 à 4,2 d K, l'hélium liquide étant introduit dans le bain par un conduit 7 et les vapeurs d'hélium formées étant évacuées par le conduit 8. Autour de ces enroulements est disposé un écran thermique 9 formé de feuilles réfléchissantes séparées par des voiles isolants. Les enroulements rotoriques sont contenus dans une enceinte 10 dans laquelle circule un flux d'hélium au-dessus de sa pression criti- que, par exemple sous 3 bars et à 4,7 dO K, introduit par le conduit 11 et évacué après réchauffage par le conduit 12. Ces enroulements sont reliés à un réseau d'alimentation par des conducteurs 22, 23. L'étanchéité des amenée et évacuation de l'hélium peut être assurée par exemple par un joint tournant, non représenté, tel que celui qui a fait l'objet du brevet FR-A-2 319 233 du 22 Juillet 1975. et de son certificat d'addition FR-A-2.371.806 du 13 Juillet 1977, aux noms de la demanderesse et d'Electricité de France. L'ensemble du stator et du rotor est contenu dans une enveloppe commune 13 portant des paliers 14 de support de l'arbre 3 du rotor. L'intérieur de l'enveloppe 13 est séparé de l'atmosphère ambiante par des joints à huile tenant au vide 15, derrière lesquels sont disposés des pièges froids à vapeurs d'huile 16. L'enceinte intérieure à l'enveloppe 13, contenant le stator, le rotor et l'entrefer, est reliée à une source de vide commune 17. Le stator est séparé de l'entrefer par un tube de transition thermique et de transmission du couple 18, et le rotor par un tube 19. Ceux-ci sont percés d'ouvertures 20, 21 assurant la communication du vide du stator à l'entrefer et au rotor. - 3- REVENDICATIONS 1/ Machine synchrone à rotor solidaire d'un arbre porté par des paliers, à enroulements stator (1) et rotor (2) supraconducteurs refroidis par de l'hélium à très basse température, chacun des enroulements et l'entrefer (4) étant dans une enceinte sous vide, caractérisée en ce que les enroulements du stator et du rotor et l'entrefer sont disposés dans une enceinte commune (13) reliée à une source de vide commune (17), et en ee que l'entrefer (4) est séparé des paliers (14) de l'arbre (3) du rotor par des joints à huile résistant au vide (15) et par des pièges cryogéniques (16). 2/ Machine selon la revendication 1, caraetérisée en ee que l'induit (1) est entouré d'un bain d'hélium liquide (6). 3/ Machine selon les revendications 1 ou 2, earactérisée en ce que l'inducteur (2) est contenu dans une enceinte (10) dans laquelle circule un flux d'hélium hypercritique.