Brevet FR2666460A1 — publié le 19920306

STRUCTURE DE NOYAU DE ROTOR POUR UNE MACHINE TOURNANTE ELECTROMAGNETIQUE La présente invention concerne des machines tournantes électromagnétiques ainsi que la construction du rotor d'une telle machine. Les rotors de machines tournantes électromagnétiques comportent fréquemment un noyau composé d'une pluralité de plaques estampées minces, ou feuillets, qui sont situées dans des plans perpendiculaires à l'axe de rotation du rotor et qui sont bloquées ensemble pour former le noyau du rotor. Dans un grand nombre de machines de ce genre, notamment typiquement des génératrices, l'empilage de plaques de rotor est bloqué entre deux plaques d'extrémité par l'intermédiaire de barrettes d'extrémité qui sont disposées à chaque extrémité axiale du noyau. Jusqu'à maintenant, il a été d'une pratique courante dans ce domaine de fixer les barrettes sur les plaques extérieures du noyau et de pourvoir chaque barrette d'éléments de positionnement par l'intermédiaire desquelles la barrette est correctement positionnée par rapport à une plaque d'extrémité associée. Deux exemples de tels agencements connus sont représentés sur la figure 1, qui est une vue en perspective détaillée montrant une partie d'une plaque de rotor 4, pourvue de dents de rotor 6 La plaque 4 représentée sur la figure 1 est la plaque extérieure d'un empilage de telles plaques qui forme un noyau. Deux types différents de barrettes sont illustrés sur la figure 1, notamment une première barrette 8 qui peut être en acier inoxydable et qui sera soudée par points sur la plaque 4 en des points 10 et une seconde barrette 12, qui peut être en aluminium et qui est pourvue de protubérances 14 engagées dans des trous 16 ménagés dans la plaque 4 Après que la barrette 12 a été positionnée sur la plaque 4, l'extrémité libre de chaque protubérance 14 est déformée, par exemple par martelage, pour assurer un rivetage de chaque barrette 12 sur la plaque 4. Comme le montre en outre la figure 1, chaque type de barrette 8, 12 est pourvu de profils par l'intermédiaire desquels les barrettes peuvent s'adapter, dans une position définie, sur une plaque d'extrémité associée (non représentée) Il est à noter que, dans un noyau donné, toutes les barrettes seront de la même conception. Des agencements du type décrit ci-dessus et illustré sur la figure 1 présentent certains inconvénients intrinsèques Ainsi, par exemple, du fait que les barrettes sont fixées sur une plaque relativement mince, ou feuillet, les dimensions, en particulier la section droite, de chaque barrette doivent être limitées de façon à ne pas créer des forces centrifuges qui pourraient rompre les joints soudés ou les liaisons rivées. Un autre inconvénient affectant les deux types de barrettes représentées sur la figure 1 concerne la difficulté rencontrée pour positionner avec précision chaque barrette sur la plaque extrême associée du noyau. Un but de l'invention est de permettre l'utilisation de barrettes d'extrémité ayant de grandes sections droites dans des rotors qui sont soumis à de faibles niveaux de contraintes en cours de fonctionnement d'une machine comportant un tel rotor. Conformément à l'invention, dans un rotor pour un dispositif de conversion d'énergie électromagnétique, ledit rotor comportant un axe de rotation et comprenant un noyau formé d'un empilage de plaques minces, deux plaques d'extrémité ayant chacune une épaisseur supérieure à l'une quelconque des plaques minces et plusieurs barrettes de blocage qui sont interposées entre le noyau et chacune des plaques d'extrémité et par l'intermédiaire desquelles le noyau est bloqué entre les plaques d'extrémité, les barrettes précitées étant portées par les plaques d'extrémité et étant maintenues contre le noyau par une force de blocage exercée par l'intermédiaire desdites plaques d'extrémité. D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un exemple particulier de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints dans lequels: la figure 1 est une vue en perspective montrant différentes structures correspondant à l'art antérieur; la figure 2 est une vue en coupe faite dans un plan passant par l'axe d'un rotor et illustrant une réalisation de la présente invention; la figure 3 est une vue en coupe faite suivant la ligne III-III de la figure 2. Les figures 2 et 3 vont être décrites ensemble, puisqu'elles sont deux vues de la même partie structurale Ces figures représentent, en premier lieu, un noyau 20 composé d'une pluralité de feuillets qui peuvent avoir chacun la forme d'une plaque 4 représentée sur la figure 1, les trous 16 n'étant pas prévus En opposition à chaque face extrême axiale du noyau 20, il est prévu une plaque d'extrémité 24 qui est relativement massive par comparaison à chaque feuillet du noyau 20. La plaque d'extrémité 24 et une autre plaque d'extrémité identique, située à l'extrémité opposée du noyau 20, sont montées d'une manière telle que les feuillets du noyau 20 soient bloqués ensemble dans la direction axiale. Pour différentes raisons se rapportant à la construction de tels rotors, un blocage est assuré par l'intermédiaire d'une pluralité de barrettes 28, remplissant chacune la fonction d'une des barrettes 8 et 12 de la figure 1 Cependant, comme cela sera précisé dans la suite, les barrettes 28 peuvent être pourvues d'une plus grande section droite que celle des barrettes conformes à l'art antérieur. Conformément à la présente invention, les barrettes 28 sont initialement maintenues par les plaques d'extrémité 24 et elles sont appliquées contre la surface axialement extérieure du noyau 20 de façon à bloquer le noyau 20 entre les plaques d'extrémité 24. Pour positionner avec précision chaque barrette 28 par rapport à sa plaque d'extrémité associée 24, chaque barrette 28 et chaque plaque d'extrémité 24 sont pourvues de configurations correspondantes appropriées. Ainsi, dans la réalisation particulière représentée sur les figures 2 et 3, chaque barrette est pourvue d'un évidement 30 et chaque plaque d'extrémité 24, ayant la forme générale d'un anneau, est pourvue d'une pluralité de saillies 32, chaque saillie 32 étant associée à une barrette 28 respective Les surfaces opposées 36 de chaque saillie 32 entrent en contact avec les surfaces correspondantes de l'évidement associé 30 pour assurer un positionnement radial de chaque barrette 28 En correspondance, la position de chaque barrette 28 dans la direction de la circonférence de la plaque d'extrémité associée 24 est définie par des surfaces de positionnement 40 sur la plaque d'extrémité 24, ces surfaces de positionnement coopérant avec des côtés, orientés radialement, de chaque barrette 28 Un positionnement circonférentiel précis de chaque barrette 28 n'est pas critique de sorte que les surfaces 40 sont situées de façon à permettre une certaine tolérance dans le positionnement circonférentiel de chaque barrette 28. En outre, chaque barrette 28 comporte deux surfaces d'appui 44 qui sont situées dans un plan, ou des plans respectifs, orientés perpendiculairement à l'axe de rotation du rotor Les surfaces 44 s'appuient contre des surfaces correspondantes de la plaque d'extrémité 24 lorsque la barrette 28 est assemblée avec elle. Comme cela ressort des figures 2 et 3, les barrettes 28 comportent des surfaces planes par l'intermédiaire desquelles elles s'appuient contre le noyau 20 en position. Avant l'assemblage, chaque barrette 28 peut être maintenue sur sa plaque d'extrémité associée 24 au moyen d'un adhésif qui n'a pas besoin d'établir une grande résistance à l'arrachement ou une liaison permanente. Une fois qu'un rotor a été assemblé, les barrettes 28 sont bloquées de façon permanente entre les plaques d'extrémité 24 et le noyau 20 par des forces axiales. Dans des réalisations typiques conformes à la présente invention, il peut y avoir une barrette 28 pour chaque dent du rotor. Conformément à des réalisations préférées de l'invention, les barrettes 28 sont en aluminium, matériau qui combine une résistance suffisante avec un poids léger Le poids plus léger de l'aluminium réduit les forces centrifuges engendrées par les barrettes En variante, les barrettes pourraient être en acier. Pour citer un exemple non limitatif d'utilisation de la présente invention, elle pourrait être utilisée dans une génératrice construite de manière à tourner à 3600 tr/mn et à produire à sa sortie une puissance de 3000 à 5000 k W Une telle génératrice pourrait avoir un diamètre de l'ordre de 1 m et une longueur axiale entre les plaques extrêmes de l'ordre de 75 cm Le rotor pourrait être agencé de façon à comporter 30 à 50 dents et il serait pourvu, à chaque extrémité, d'une barrette 28 pour chaque dent. En conséquence, la présente invention fournit la possibilité d'utiliser des barrettes ayant une plus grande section droite que celles employées dans l'art antérieur Cela permet l'application d'une plus grande force centrifuge au rotor et on obtient une marge plus sûre de la pression de blocage sur les dents du rotor. En même temps, les contraintes engendrées dans les barrettes sont réduites Du fait de la manière dont chaque barrette est associée à une plaque d'extrémité 24, chaque barrette peut être positionnée à la plaque d'extrémité avec des tolérances plus serrées. Evidemment, l'élimination de l'obligation de souder ou de river chaque barrette sur une plaque du rotor simplifie le processus de fabrication. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Rotor pour un dispositif de conversion d'énergie électromagnétique, ledit rotor comportant un axe de rotation et comprenant un noyau ( 20) composé d'un empilage de plaques minces ( 4), deux plaques d'extrémité ( 24) ayant chacune une plus grande épaisseur que l'une quelconque desdites plaques minces ( 4), et une pluralité de barrettes de blocage ( 28) interposées entre ledit noyau ( 20) et chacune desdites plaques d'extrémité ( 24) et par l'intermédiaire desquelles ledit noyau ( 20) est serré entre lesdites plaques d'extrémité ( 24), caractérisé en ce que lesdites barrettes ( 28) sont portées par lesdites plaques d'extrémité ( 24), et sont maintenues contre ledit noyau ( 20) par une force de serrage exercée par l'intermédiaire desdites plaques d'extrémité ( 24), lesdites barrettes ( 28) étant espacées l'une de l'autre autour de l'axe dudit rotor et lesdites plaques d'extrémité ( 24) et lesdites barrettes ( 28) étant profilées de façon à comporter des surfaces de positionnement coopérantes ( 36, 40, 44) pour retenir chacune desdites barrettes ( 28) dans une position définie par rapport à une desdites plaques d'extrémité ( 24) dans une direction radiale par rapport à l'axe de rotation dudit rotor et dans la direction circonférentielle autour de l'axe de rotation dudit rotor. 2 Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune desdites barrettes comporte une surface plane par l'intermédiaire de laquelle ladite barrette s'appuie contre ledit noyau ( 20). 3 Rotor selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdites surfaces de positionnement comprennent des premières surfaces de positionnement ( 36) définissant la position de chacune desdites barrettes ( 28) par rapport à une plaque d'extrémité respective ( 24) dans une direction radiale par rapport à l'axe de rotation dudit rotor. 4 Rotor selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites surfaces de positionne-ment comprennent, en outre, des secondes surfaces de positionnement ( 40) définissant la position de chacune desdites barrettes par rapport à une plaque d'extrémité respective dans la direction circonférentielle autour de l'axe de rotation dudit rotor. 5 Rotor selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites surfaces de positionnement comprennent en outre des troisièmes surfaces de positionnement ( 44) définissant la position de chacune desdites barrettes ( 28) par rapport à une plaque d'extrémité respective ( 24) dans la direction axiale dudit rotor. 6 Rotor selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 5, caractérisé en ce que lesdites barrettes sont maintenues en position par rapport audit noyau uniquement par ladite force de serrage. 7 Rotor selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 5, caractérisé en ce que chacune desdites barrettes ( 28) est fixée sur une desdites plaques d'extrémité ( 24).