Brevet FR2690290A1 — publié le 19931022

ENROULEMENT DE BOBINE AVEC CONNECTEUR TRANSVERSAL POUR BOBINE DE STATOR La présente invention concerne des bobinages de stator destinés à des machines électrodynamiques comme des générateurs électriques Plus précisément, la présente invention concerne un connecteur série, transversal et massif, pour relier une paire de demi-bobines dans un tel bobinage de stator. La partie stator d'un générateur électrique polyphasé du type de ceux fabriqués par la Société Westinghouse Electric Company inclut en général un certain nombre de bobines réunies au niveau des parties d'extrémité du stator pour former une bobine complète d'enroulement de stator. La figure 1 montre une demi-bobine 10 de la technique antérieure qui est couramment utilisée dans un tel générateur La demi-bobine 10 contient une première barre de Roebel 12 dans laquelle les brins d'un premier faisceau 14 sont transposés par rapport aux brins d'un second faisceau 16 La demi-bobine 12 contient aussi une deuxième barre de Roebel 18 dans laquelle les brins d'un troisième faisceau 20 sont transposés par rapport à ceux d'un quatrième faisceau 22 Cette transposition diminue les pertes car elle conserve des différences de tensions relativement uniformes entre les brins Les barres de Roebel 12 et 18 ainsi formées sont disposées selon un réseau en spirale en forme de tresse bien connu dans la technique Comme on peut le voir sur la figure 1, un empilement 24 d'éléments tubulaires est usuellement placé entre les barres 12 et 18 pour faire circuler un fluide de refroidissement comme de l'hydrogène gazeux à travers la demi-bobine 10. La figure 2 montre comment les bobines supérieure et inférieure 10 et 26 qui sont placées dans des encoches de stator différentes sont réunies par des connecteurs série ou groupe au niveau de l'extrémité de la bobine ou partie développante Avec l'agencement traditionnel, les boucles d'extrémité de la barre de Roebel doivent être séparées en groupes précis 28, 30 de brins qui sont étamés dans des cosses et soudés dans des connecteurs séries 32 de groupe Malheureusement, ce processus est coûteux, très long et fastidieux De plus, les connecteurs séries 32 de groupe peuvent être endommagés par l'exposition prolongée aux vibrations créées par la machine électrodynamique. Dans une conception de générateur polyphasé qui a été récemment mis au point par la Société Westinghouse Electric Company et qui n'est pas considérée comme appartenant à la technique antérieure, on a trouvé qu'il était souhaitable de transposer les différentes barres de Roebel 12 et 18 dans les connexions d'extrémité pour décaler les courants de circulation d'une barre de Roebel à l'autre et répartir ainsi de façon uniforme les courants de bobinage de stator et minimiser les pertes Bien que l'on puisse effectuer cela avec des connecteurs séries 32 de groupe, le processus de connexion est encore plus laborieux et les connecteurs qui en résultent sont encore plus compliqués que ne l'étaient les connexions classiques de demi-bobine à demi-bobine. Il est clair qu'il existe depuis longtemps dans la technique antérieure un besoin non satisfait portant sur un connecteur que l'on puisse utiliser dans un bobinage de stator, qui soit moins difficile à installer, moins gênant et qui puisse effectuer une transposition de 1800 entre les barres de Roebel des demi-bobines que l'on doit relier. Par conséquent, un objet de la présente invention est de proposer un connecteur pour un bobinage de stator qui soit moins laborieux à installer que les connecteurs séries de groupe utilisés à ce jour. Un autre objet de l'invention est de proposer un connecteur pour un bobinage de stator qui soit plus compact, moins gênant et moins sujet à endommagement par les vibrations que les connecteurs séries de groupe utilisés à ce jour. Encore un autre objet de la présente invention est de proposer un connecteur pour bobinage de stator qui soit conçu pour donner une transposition de 1800 entre les barres de Roebel dans les demi-bobines que l'on doit relier. Pour atteindre les objets ci-dessus de la présente invention, ainsi que d'autres, un enroulement de bobine du type destiné à être mis en place dans une encoche d'un stator dans une machine électrodynamique comme un générateur électrique, contient une première demi-bobine de bobinage de stator avec un premier et un second groupes de brins conducteurs, une seconde demi-bobine de bobinage de stator avec un troisième et quatrième groupes de brins conducteurs, la seconde demi-bobine étant alignée avec la première demi- bobine de sorte que le troisième groupe de brins soit aligné avec le premier groupe de brins et que le quatrième groupe de brins soit aligné avec le second groupe de brins, et un connecteur série, transversal et massif, comprenant un premier élément conducteur qui est conçu pour être relié électriquement, en une première extrémité, aux brins du premier groupe de brins dans une connexion unique et aux brins du quatrième groupe de brins au niveau de la seconde extrémité opposée en une connexion unique, et un second élément conducteur qui est conçu pour être relié électriquement au niveau d'une première extrémité aux brins du second groupe de brins en une connexion unique et aux brins du troisième groupe de brins au niveau d'une seconde extrémité opposée en une connexion unique, les premier et second connecteurs ayant une forme qui évite qu'ils soient en contact l'un avec l'autre dans la région résultante transversale, si bien que l'on obtient une transposition avec un minimum d'effort. Selon un second aspect avantageux de l'invention, un connecteur transversal série et massif destiné à relier électriquement un premier et second groupes de brins d'une première demi-bobine de bobinage de stator avec les quatrième et troisième groupes de brins, respectivement, d'une seconde demi-bobine d'enroulement de stator qui est alignée avec la première demi-bobine de sorte que le troisième groupe de brins soit aligné avec le premier groupe de brins et que le quatrième groupe de brins soit aligné avec le second groupe de brins, incluent un premier élément conducteur conçu pour être relié électriquement à une première extrémité aux brins du premier groupe de brins dans une connexion unique et aux brins du quatrième groupe de brins à une seconde extrémité, opposée, dans une connexion unique, et un second élément conducteur qui est conçu pour être relié électriquement à une première extrémité aux brins du second groupe de brins dans une connexion unique et aux brins du troisième groupe de brins à une seconde extrémité opposée dans une connexion unique, les premier et second connecteurs ayant une forme qui évite qu'ils soient en contact l'un avec l'autre dans la région transversale résultante, si bien que l'on obtient une transposition avec un minimum d'effort. Ces avantages et caractéristiques de la nouveauté qui caractérise l'invention, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée suivante, prise en référence aux dessins annexés qui représentent un mode de réalisation préféré de l'invention, et dans lesquels: la figure 1 est une vue partielle en perspective d'une demibobine conforme à une conception connue dans la technique antérieure; la figure 2 est une représentation schématique d'une liaison série de groupe entre une paire de demi- bobines du type bien connu dans la technique; la figure 3 est une vue en perspective d'un connecteur transversal conforme à un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 4 est une vue en perspective d'un connecteur transversal conforme à un second mode de réalisation de l'invention; la figure 5 est une vue de face du connecteur transversal conforme au mode de réalisation de la figure 4; la figure 6 est une vue en perspective d'un connecteur transversal conforme à un troisième mode de réalisation; la figure 7 est une vue de côté du connecteur transversal représenté à la figure 6; la figure 8 est une vue en perspective d'un connecteur transversal conforme à un quatrième mode de réalisation de l'invention; et la figure 9 est une vue de côté du connecteur transversal représenté à la figure 8. On va se référer maintenant aux dessins dans lesquels des repères numériques identiques désignent des structures correspondantes dans toutes les figures, et on se référera en particulier à la figure 3 Un connecteur transversal 34 conforme à un premier mode de réalisation de l'invention est conçu pour offrir une liaison électrique entre une première demi-bobine 36 d'enroulement de stator et une seconde demi- bobine 42 d'enroulement de stator La première demi-bobine 36 d'enroulement de stator contient un premier groupe de brins 38 et un second groupe de brins 40. De façon semblable, la seconde demi-bobine 42 d'enroulement de stator contient un troisième groupe de brins 44 et un quatrième groupe de brins 46 Dans le mode de réalisation préféré, chaque groupe de brins 38, 40, 44 et 46 correspond aux brins qui constituent une barre de Roebel dans la demi- bobine respective 36 ou 42 Par exemple, si l'on revient à la technique antérieure représentée sur la figure 1, les brins du premier empilement 14 de brins et du second empilement 16 de brins pourraient être formés pour donner le premier groupe 38, alors que les brins du troisième empilement 20 de brins et du quatrième empilement 22 de brins pourraient être rassemblés pour donner le second groupe 40 de brins Il est préférable que chaque groupe de brins soit rassemblé et pincé ensemble au niveau de son extrémité et que les brins et les cosses soient brasés ensemble pour former une liaison électrique massive et continue au niveau de l'extrémité de chaque groupe 38, 40, 44 et 46 La figure 3 montre une cosse brasée 62 de ce genre Bien que les modes de réalisation de l'invention qui sont représentés dans les figures 4 à 9 omettent, par souci de clarté, la cosse brasée 62, il faut comprendre que la présence d'une telle cosse 62 est préférable pour chacun de ces modes de réalisation au niveau des extrémités des groupes de brins respectifs. Si l'on revient à la figure 3, on verra que le connecteur transversal 34 inclut un premier élément conducteur 48 et un second élément conducteur 56 Comme on peut le voir sur la figure 3, le premier élément conducteur 48 contient une première partie plate 50 qui est conçue pour être reliée électriquement au premier groupe de brins 38 grâce à un procédé comme le brasage Le premier élément conducteur 48 inclut en outre une partie 52 transversale horizontale qui s'incline pour donner une seconde partie plate 54, laquelle est reliée électriquement au quatrième groupe de brins 46 de la seconde demi-bobine 42 d'enroulement de stator là encore de préférence grâce à un procédé comme le brasage Un second élément conducteur 56 est espacé axialement du premier élément conducteur 48 et est positionné dans l'intervalle défini par le premier élément conducteur 48 Le second élément conducteur 56 contient une première partie plate 58 qui est reliée électriquement au second groupe 40 de brins de la première demi-bobine 36 d'enroulement de stator et une seconde partie plate 60 qui est à son tour reliée électriquement au troisième groupe 44 de brins de la seconde demi-bobine 42 d'enroulement de stator Une partie transversale horizontale relie électriquement la première partie plate 58 à la seconde partie plate 60, comme on le voit clairement sur la figure 3 Grâce à la liaison électrique du premier groupe 38 de la première demi-bobine 36 au quatrième groupe de brins 46 de la seconde demi-bobine 42 et à la liaison du second groupe 40 de la première demi- bobine 36 au troisième groupe 44 de la seconde demi-bobine 42, on réalise une transposition de 1800 entre les groupes de fils des première et seconde demi-bobines 36 et 42 De préférence, les premier et second éléments conducteurs 48 et 56 sont faits d'un matériau qui est principalement du cuivre et sont aussi massifs et rigides que possible La nature massive et rigide des éléments conducteurs 48 et 56 et donc du connecteur 34 rend le connecteur 34 particulièrement résistant aux endommagements par les vibrations qui peuvent être créées par la machine électrodynamique dans laquelle il est installé. Pour éviter le contact entre le premier élément conducteur 48 et le second élément conducteur 56, le premier élément conducteur 48 est largement décalé vers l'avant par rapport aux extrémités des groupes respectifs 38, 40, 44 et 46 des bobines de façon à permettre la définition d'un intervalle qui va loger le second élément conducteur 56 Malheureusement, cela amène le connecteur 34 à dépasser d'une distance D vers l'avant des extrémités de brins respectifs, occupant ainsi un espace non négligeable. Dans les modes de réalisation de l'invention qui sont représentés sur les figures 4 à 9, on a développé des configurations de connecteur qui diminuent la distance D et qui rendent ainsi les connecteurs plus compacts Par conséquent, les modes de réalisation de l'invention représentés sur les figures 4 à 9 sont considérés comme les plus préférables même s'il est clair que le mode de réalisation représenté à la figure 3 se trouve également dans le champ d'application de l'invention. On va se reporter maintenant aux figures 4 et 5; un connecteur 64 conforme à un second mode de réalisation de l'invention inclut un premier élément conducteur 66 et un second élément conducteur 68 Le premier élément conducteur 66 contient une partie 70 hélicoïdale, recourbée vers l'arrière et le second élément conducteur 66 inclut une partie hélicoïdale 72 qui tourne dans la direction opposée, vers l'avant Cela permet que le premier élément conducteur 66 relie électriquement les brins du premier il groupe 38 de brins à ceux du quatrième groupe 46 de brins sans toucher le second élément conducteur 66 Les éléments conducteurs respectifs 66 et 68 incluent en outre des parties plates qui sont reliées électriquement aux extrémités respectives de groupes de brins par brasage ou par une technique équivalente. Un connecteur 74 conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention est représenté dans les figures 6 et 7 des dessins Le connecteur 74 inclut un premier élément conducteur 76 pour relier les brins du premier groupe 38 aux brins du quatrième groupe 46 Il contient en outre un second élément conducteur 78 pour relier les brins du second groupe 40 à ceux du troisième groupe 44 Le premier élément conducteur 76 comprend une partie 80 qui s'étend diagonalement et qui relie une partie plate brasée aux extrémités du premier groupe 38 de brins à une seconde partie plate qui est brasée aux extrémités du quatrième groupe 46 de brins De façon semblable, le second élément conducteur 78 comprend une partie diagonale 82 qui est de préférence parallèle et espacée de la partie diagonale 80 du premier élément conducteur 76 La partie diagonale 82 du second élément conducteur 78 fait elle aussi corps en une première extrémité avec une partie plate qui est brasée aux extrémités du groupe 40 de brins et fait corps en sa seconde extrémité avec une partie plate qui est brasée aux extrémités du troisième groupe 44 de brins. Un connecteur 84 conforme à un quatrième mode de réalisation de l'invention est représenté sur les figures 8 et 9 Si l'on se rapporte à la figure 8, le connecteur 84 contient un premier élément conducteur 86 et un second élément conducteur 88 Le premier élément conducteur 86 comprend une première partie plate qui est brasée aux extrémités d'un premier groupe de brins 38, une seconde partie plate qui est brasée aux extrémités du quatrième groupe 46 de brins et une partie horizontale qui fait corps en chaque extrémité avec les parties plates respectives Le second élément conducteur 88 comprend de façon semblable une première partie plate brasée aux extrémités du second groupe 40 de brins, une seconde partie plate brasée aux extrémités du troisième groupe 44 de brins et une partie horizontale 90 qui fait bloc au niveau de ses deux extrémités avec les parties plates respectives et est parallèle et espacée de la partie horizontale 92 du premier élément conducteur 86 pour éviter un contact électrique entre elles. Il est bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent y être apportées dans le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1 Enroulement de bobine du type destiné à être mis en place dans une encoche de stator dans une machine électrodynamique comme un générateur électrique, caractérisé par une première demi-bobine ( 36) d'enroulement de stator comportant un premier ( 38) et un second ( 40) groupes de brins conducteurs, une seconde demi-bobine ( 42) d'enroulement de stator comportant un troisième ( 44) et un quatrième ( 46) groupe de brins conducteurs, ladite seconde demi-bobine étant alignée avec la première demi-bobine de sorte que le troisième groupe de brins ( 44) soit aligné avec le premier groupe de brins ( 38) et que le quatrième groupe de brins ( 46) soit aligné avec le second groupe de brins ( 40), et un connecteur ( 34, 64, 74, 84) transversal, série, massif, comprenant un premier élément conducteur ( 48, 66, 76, 86) conçu pour être relié électriquement à une première extrémité aux brins du premier groupe de brins dans une connexion unique et aux brins du quatrième groupe de brins à sa deuxième extrémité opposée dans une connexion unique, et un second élément conducteur ( 56, 68, 78, 88) conçu pour être relié électriquement en une première extrémité aux brins du second groupe de brins dans une connexion unique et aux brins du troisième groupe de brins au niveau de sa seconde extrémité opposée dans une connexion unique, lesdits premier et second connecteurs ayant une forme qui évite qu'ils se touchent l'un l'autre dans la région transversale résultante, grâce à quoi on réalise une transposition avec un minimum d'effort. 2 Enroulement de bobine selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que lesdites connexions uniques entre lesdits éléments conducteurs et lesdits brins sont consolidés par un procédé de brasage. 3 Enroulement de bobine selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que lesdits premier et second éléments conducteurs sont faits d'un matériau contenant du cuivre. 4 Enroulement de bobine selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que lesdites connexions uniques entre lesdits éléments conducteurs et lesdits brins comprennent chacune un élément formant cosse ( 62) qui est fixé sur les extrémités desdits brins. Enroulement de bobine selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que lesdits premier ( 66, 76, 86) et second ( 68, 78, 88) éléments conducteurs ont une forme telle qu'ils s'étendent sur une distance minimale au-delà des extrémités desdits groupes de brins. 6 Enroulement de bobine selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que lesdits premier ( 66) et second ( 68) éléments conducteurs ont une forme hélicoïdale. 7 Enroulement de bobine selon la revendication 6, caractérisé en outre en ce que ledit premier élément conducteur ( 66) a une forme qui le fait courber vers l'arrière par rapport aux extrémités des groupes de brins et le second élément conducteur ( 68) a une forme qui le courbe vers l'avant par rapport auxdites extrémités des groupes de brins, évitant de ce fait une interférence entre lesdits éléments conducteurs. 8 Enroulement de bobine selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que lesdits premier ( 76, 86) et second ( 78, 88) éléments conducteurs sont situés dans des plans parallèles. 9 Enroulement de bobine selon la revendication 8, caractérisé en outre en ce que l'un au moins desdits premier et second éléments conducteurs comprend une partie ( 82, 86) qui s'étend diagonalement. Enroulement de bobine selon la revendication 9, caractérisé en outre en ce que l'un au moins desdits premier et second éléments conducteurs comprend une partie ( 90, 92) transversale horizontale.