Brevet FR2838882A1 — publié le 20031024

quelconque des revendications precedentes. La presente invention concerne les machines electriques tournantes et plus particulierement, mais non exclusivement, celles ayant une puissance superieure ou egale a500kW. On conna^t des machines electriques, notamment des generatrices, ayant des rotors comportant des encoches delimitees chacune par deux bords opposes entierement rectilignes, s'etendant le long des conducteurs electriques loges a l'interieur. II existe un besoin pour ameliorer encore les machines electriques connues, notamment leur rendement et/ou leur puissance, sans compliquer outre mesure leur fabrication. Selon l'un de ses aspects, I'invention a pour objet une machine tournante electrique comportant un rotor tournant autour d'un axe de rotation et des encoches avec des conducteurs electriques disposes dans ces derrieres, cette machine pouvant se caracteriser par le fait qu'au moins une encoche, de preference chaque encoche, est delimitee par au moins un bord non entierement rectiligne, le long duquel les conducteurs electriques vent disposes, cette encoche ayant une largeur, mesuree dans le sens circonferentiel en un premier point audit bord, qui est inferieure a la largeur mesuree dans le sens circonferentiel en un deuxieme point audit bord, ce deuxieme point etant plus eloigne que le premier de l'axe de rotation. Les encoches peuvent etre realisees sur le rotor, lequel peut etre interieur. L'encoche precitee peut recevoir des conducteurs electriques presentant des sections transversales differentes. En particulier, la largeur non constante de l'encoche peut etre mise a profit pour augmenter la section des conducteurs electriques dans la ou les regions les plus larges de l'encoche, ce qui peut permettre de reduire les pertes ohmiques. Au moins une encoche, de preference chaque encoche, peut comporter deux portions ayant des largeurs, mesurees dans le sens circonferentiel, qui vent differentes, la largeur de chaque portion etant de preference sensiblement constante. Au moins une cafe isolante peut etre disposee dans l'encoche entre les conducteurs re,cus dans chacune des portions. Cette cafe peut prendre appui, par exemple, sur deux epaulements delimitant les portions de largeurs differentes de l'encoche. La portion la plus proche de l'axe de rotation peut presenter une largeur moindre que l'autre portion. Cela peut permettre de former entre les encoches des dents plus larges a leur base que si les encoches etaient de largeur constante, done de faciliter le passage du flux magnetique. La portion de moindre largeur peut recevoir des conducteurs electriques dont la section transversale est plus faible que celle des conducteurs electriques re$us dans l'autre portion de l'encoche. Chaque portion de l'encoche peut ainsi recevoir le meme nombre de conducteurs electriques, par exemple. Dans chaque portion les conducteurs electriques peuvent etre empires a la fois dans le sens radial et dans le sens circonferentiel, le nombre de couches empilees dans le sens radial pouvant etre superieur ou egal a deux pour chaque portion de ltencoche. Chaque couche peut comporter, par exemple, au moins quatre conducteurs electriques juxtaposes dans le sens circonferentiel. Les conducteurs electriques loges dans les differentes encoches peuvent eke connectes electriquement hors des encoches de diverges manieres. Dans un exemple, les conducteurs appartenant a la couche la plus proche du 1S fond d'une encoche vent relies electriquement aux conducteurs d'une autre encoche appartenant a la couche qui est la plus proche de l'ouverture de celle-ci. Les conducteurs electriques recus dans la portion de l'encoche qui est la plus proche de l'axe de rotation et qui appartiennent a la couche qui est la plus eloignee de l' axe de rotation, parmi ltensemble des conducteurs electriques contenus dans cette portion de l'encoche, vent relies aux conducteurs electriques de l'autre encoche qui vent recus dans la portion de cette autre encoche qui est la plus eloignee de l'axe de rotation et qui appartiennent a la couche la plus proche de l'axe de rotation, parmi ['ensemble des conducteurs contenus dans cette portion de l'encoche. Les deux encoches en question peuvent etre espacees circonferentiellement sensiblement d'un quart de tour, par exemple. L'encoche peut comporter, au niveau de son ouverture, deux epanouissements polaires ayant des longueurs, mesurees dans le sens circonferentiel, differentes. Cela peut permettre d'ameliorer les performances de la machine sans pour autant g8ner la mise en place des conducteurs electriques dans l'encoche. Au moins une cafe de fermeture de l'encoche peut etre disposee dans celle-ci. L'un des epanouissements peut presenter un decrochement servant d'appui a cette cale. Le rotor peut comporter, dans une region annulaire intermediaire entre l'arbre et les encoches, une pluralite d'evidements, notamment de forme circulaire. Ces evidements peuvent faciliter le refroidissement du rotor. La presente invention pourra etre mieux comprise a la lecture de la description detaillee qui va suivre, d'un exemple non limitatif de mise en ceuvre de ['invention, et a l'examen du dessin annexe, sur lequel: - la figure 1 est une vue schematique de face d'une tole rotorique, et - la figure 2 est une vue schematique et partielle d'une encoche du rotor. On a represente isolement sur la figure 1 une tole rotorique 10 pouvant servir, empilee avec d'autres soles identiques, a former la carcasse magnetique d'un rotor realise conformement a ['invention. Cette tole 10 comporte, a sa peripherie, un ensemble de dents 11 et d'encoches identiques. Une encoche 20 a ete representee sur la figure 2 apres mise en place des conducteurs electriques 30a, 30b correspondents. Les dents 11 et encoches 20 vent reparties regulierement sur la circonference du rotor et celui-ci peut en comporter par exemple soixante. Bien entendu, on ne sort pas du cadre de la presente invention lorsque le nombre d'encoches et de dents est different. Chaque encoche 20 debouche a la peripherie exterieure du rotor par une ouverture 22, etant delimitee lateralement par les bords longitudinaux 24, non entierement rectilignes, des deux dents 11 adjacentes. Ces bords 24 presentent chacun deux portions rectilignes 24a et 24b reliees par un epaulement 23 et delimitent deux portions 27 et 28 de l'encoche, de largeurs differentes. Ces portions 27 et 28 s'etendent chacune sur environ la moitie de la profondeur de l'encoche 20. La portion 27, la plus proche du centre du rotor, presente une largeur moindre que la portion 28. Autrement dit, la largeur l de l'encoche, mesuree dans le sens circonferentiel a partir d'un point P appartenant a la portion 24a s'etendant entre le fond 21 de l'encoche 20 et ltepaulement 23 est inferieure a la largeur 12, mesuree dans le sens circonferentiel en un point P2 appartenant a la portion 24b qui stetend apres ltepaulement 23 en direction de l'ouverture 22. Les dents 11 comportent des epanouissements polaires 12 et 13 delimitant l'ouverture 22 et presentant des longueurs, mesurees dans le sens circonferentiel, differentes. Plus particulierement, dans ltexemple illustre, l'epanouissement 12 presente une longueur superieure a celle de l'epanouissement 13 et comporte du cote interieur un decrochement 14 contre lequel peut venir en appui une cafe de blocage 52 des conducteurs 30a, 30b dans l'encoche 20, comme cela sera precise plus loin. Hormis les epanouissements 12 et 13, chaque encoche 20 presente une forme generale symetrique par rapport a un plan median contenant l' axe longitudinal X de l'encoche, lequel coincide avec un rayon. Chaque tole rotorique 10 comporte, outre les encoches 20, des evidements 16 et 17 destines a ameliorer le refroidissement du rotor. Ces evidements 16 et 17 se presentent, dans l'exemple illustre, sous la forme de deux rangees concentriques de trous circulaires. Chaque tole rotorique 10 comporte egalement une gorge 19 debouchant dans l'ouverture centrale 15 destinee au passage de l'arbre pour ['engagement d'une nervure de l'arbre permettant la kansmission du couple. Les conducteurs electriques 30a, 30b vent ranges dans chaque encoche 20 suivant un empilement de plusieurs couches 31 a 34. Dans l'exemple illustre, les conducteurs 30b presentent une section transversale rectangulaire de plus grande taille que celle, rectangulaire egalement, des conducteurs 30a. On remarquera a ltexamen de la figure 2 que les grands cotes des conducteurs 30a et 30b vent sensiblement paralleles aux portions respectives 24a et 24b des bords 24. La portion 27 de l'encoche 20 recoit les couches 31 et 32, constituees chacune par quatre conducteurs 30a juxtaposes dans le sens circonferentiel. La portion 28 recoit les couches 33 et 34 composees chacune de quatre conducteurs 30b juxtaposes dans le sens circonferentiel, les couches 33 et 34 etant, tout comme les couches 31 et 32, superposees dans le sens radial. Une feuille d'isolant 51 est placee dans l'encoche 20 avant la mise en place des conducteurs 30a et 30b. La largeur de la portion 27 est sensiblement egale, a l'epaisseur de la feuille 51 pres, a celle des couches 31 ou 32. I1 en est de meme de la portion 28 et des couches 33 ou 34. Une cafe 50 de separation des conducteurs 30a et 30b est disposee dans la portion 28 de l'encoche 20 venant prendre appui contre les epaulements 23. La cafe 52 de fermeture de l'encoche vient en appui contre les epanouissements 12 et 13, ayant un bord en butee contre le decrochement 14. s Dans l'exemple considere, le rotor est bobine de la maniere suivante. On dispose dans chaque encoche 20 la feuille dtisolant 51 puis les conducteurs 30a dans la portion 27. On met ensuite en place la cafe 50 et l'on introduit par l'ouverture 22 les conducteurs 30b. La cafe 52 est enfin inseree pour fermer l'encoche. Apres la mise en place des conducteurs, on procede aux connexions entre les differentes encoches. Les conducteurs 30a de la couche 31 d'une premiere encoche 20 vent relies electriquement, grace a des barrettes de cuivre, aux conducteurs 30b de la couche 34 d'une deuxieme encoche 2O, decalee de la premiere d'un quart de tour. Les conducteurs 30a de la couche 32 situes dans la premiere encoche vent relies electriquement aux conducteurs 30b de la couche 33 de la deuxieme encoche, au moyen de barrettes de cuivre egalement, les connexions entre les conducteurs des couches 32 et 33 venant axialement en retrait de celles entre les couches 31 et 34, pour des raisons d'isolation. L' invention permet de disposer un grand volume de cuivre dans les encoches tout en ayant une largeur relativement grande a la base des dents pour le passage du flux magnetique. Bien entendu, ['invention n'est pas limitee aux exemples qui viennent d'etre decrits. En particulier, on peut realiser un rotor avec un nombre different d'encoches, de conducteurs ou de couches empilees, sans sortir du cadre de la presente invention. L'invention peut egalement s'appliquer a un rotor exterieur et/ou a un stator interieur ou exterieur. Dans toute la description, ['expression > doit etre comprise comme etant synonyme de >, sauf si le contraire est specific. REVENDICATIONS 1. Machine tournante electrique comportant un rotor tournant autour d'un axe de rotation et des encoches (20) avec des conducteurs electriques (30a, 30b) disposes dans ces derrieres, cette machine etant caracterisee par le fait qutau moins une encoche est delimitee par au moins un bord (24) non entierement rectiligne, le long duquel les conducteurs electriques (30a, 30b) vent disposes, cette encoche ayant une largeur (1), mesuree dans le sens circonferentiel en un premier point (P) du bord (24) , qui est inferieure a la largeur (k) mesuree dans le sens circonferentiel en un deuxieme point (P2) du bord (24), ce deuxieme point (P2) etant plus eloigne que le premier (P) de l'axe de rotation. 2. Machine selon la revendication 1, caracterisee par le fait que les encoches (20) vent realisees sur le rotor. 3. Machine selon la revendication 1 ou 2, caracterisee par le fait que ladite au moins une encoche (20) recoit des conducteurs electriques (30a, 30b) presentant des sections transversales differentes. 4. Machine selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterisee par le fait que ladite au moins une encoche (20) comporte deux portions (27, 28) ayant des largeurs (1, k), mesurees dans le sens circonferentiel, qui vent differentes, la largeur de chaque portion etant de preference sensiblement constante. 5. Machine selon la revendication precedente, caracterisee par le fait qutau moins une cafe isolante (50) est disposee dans ladite au moins une encoche (20) entre les conducteurs (30a, 30b) recus dans chacune des portions (27, 28). 6. Machine selon la revendication 5, caracterisee par le fait que la cafe (50) prend appui sur deux epaulements (23) delimitant les portions (27, 28) de largeurs differentes de l'encoche. 7. Machine selon l'une quelconque des revendications 4 a 6, caracterisee par le fait que la portion (27) la plus proche de l'axe de rotation presente une largeur moindre que l'autre portion (28). 308. Machine selon la revendication precedente, caracterisee par le fait que la portion (27) de moindre largeur recoit des conducteurs electriques (30a) dont la section kansversale est plus faible que celle des conducteurs electriques (30b) recus dans l'autre portion (28) de ltencoche. 9. Machine selon la revendication precedente, caracterisee par le fait que dans chaque portion (27, 28), les conducteurs electriques (30a, 30b) vent empires a la fois dans le sens radial et dans le sens circonferentiel, le nombre de couches (31, 32, 33, 34) empilees dans le sens radial etant superieur ou egal a deux pour chaque portion (27, 28) de l'encoche. 10. Machine selon la revendication precedente, caracterisee par le fait que chaque couche (31, 32, 33, 34) comporte au moins quatre conducteurs electriques juxtaposes dans le sens circonferentiel. 11. Machine selon la revendication 9 ou 10, caracterisee par le fait que les conducteurs appartenant a la couche (31) la plus proche du fond (21) de ladite au moins une encoche vent relies electriquement aux conducteurs d'une autre encoche appartenant a la couche (34) qui est la plus proche de l'ouverture (22) de celle-ci. 12. Machine selon la revendication precedente, caracterisee par le fait que les conducteurs electriques (30a) recus dans la portion (27) de ladite au moins une encoche qui est la plus proche de l'axe de rotation et qui appartiennent a la couche (32) qui est la plus eloignee de l' axe de rotation parmi ltensemble des conducteurs electriques contenus dans cette portion (27) de l'encoche vent relies aux conducteurs electriques (30b) de ladite autre encoche recus dans la portion (28) de cette autre encoche qui est la plus eloignee de l'axe de rotation et qui appartiennent a la couche (33) la plus proche de l'axe de rotation parmi ['ensemble des conducteurs contenus dans cette portion de l'encoche. 13. Machine selon la revendication precedente, caracterisee par le fait que les deux encoches vent espacees circonferentiellement sensiblement d'un quart de tour. 14. Machine selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterisee par le fait que ladite au moins une encoche comporte au niveau de son ouverture (22) deux epanouissements polaires (12, 13) ayant des longueurs, mesurees dans le sens circonferentiel, differentes. 15. Machine selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterisee par le fait qu'au moins une cafe (52) de fermeture de ladite au moins une encoche (20) est disposee dans celle-ci. 16. Machine selon les revendications 14 et 15, caracterisee par le fait que l'un (12) des epanouissements presente un decrochement (14) servant d'appui a la cafe (52) de fermeture de l'encoche. 17. Machine selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterisee par le fait que le rotor comports, dans une region annulaire intermediaire entre l'arbre et les encoches (20), une plurality d'evidements (16, 17), notamment de forme circulaire. 18. Machine scion l'une quelconque des revendications precedentes,