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DISPOSITIFS DE FIXATION ET DE VENTILATION DES ENROULE- MENTS DES PARTIES TOURNANTES DES MACHINES ELECTRIQUES A
GRANDE VITESSE"
Jusqu'à présent, un grand nombre de constructeurs ont réalisé la partie tournante des machines à courant continu et alternatif, à vitesse très élevée de la même façon que sont construits la plupart des rotors de turbo-alternateurs.
Les bobinages en barres ou en fils, sont maintenus dans les rainures dela masse magnétique par des cales métalliques ou autres. En dehors de la masse magnétique, les
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bobinages sont retenus par de forts bandages ou encore par des frettea épaisses et cônques centrées, d'une part sur la masse magnétique et d'autre part sur un support inter- médiaire calé sur l'arbre de la machine.
Ces dispositions quoique donnant satisfaction au point de vue mécanique, n'assurent pas un bon refroidis- sement des bobinages. Il n'est pas possible d'augmenter la densité de courant dans les conducteurs, d'où. nécessite de maintenir cette intensité à une plus faible valeur et l'utilisation électrique n'est pas bonne.
La présente invention a pour objet des dispositifs de fixation et de ventilation des enroulements des parties tournantes des machines électriques à grande vitesse tels que l'inconvénient mentionné précédemment ne se présente plus. En outre ces dispositifs offrent l'avantage d'une meilleure utilisation de la matière en raison du refroidis- sement efficace des têtes de bobines tout en permettant un système de bobinage moins fragile.
Conformément à l'invention la partie tournante des machines à grande vitesse est réalisée comme suit:
1 ) Dans la masse magnétique les enroulements sont logés dans des rainures .isolées et maintenus en place par des cales, comme dans toute autre machine du même genre.
2 ) A l'extérieur de la masse magnétique les têtes de bobines sont maintenues par un certain nombre de disques en matière antimagnétique de très haute résistance mécani- que et dont la périphérie présente des rainures destinées à recevoir les enroulements et à les retenir lorsque s'exep- ce la force centrifuge due à la rotation très rapide de la partie tournante considérée.
3 ) Des plateaux supports placés entre les disques antimagnétiques présentent des nervures intercalaires qui s'appliquent contre ces disques et assurent un passage d' air au travers du bobinage.
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4 ) La partie du bobinage se trouvant entre les dis- ques est maintenue par des bandages n'ayant pour but que d'empêcher la déformation de cette partie du bobinage.
Sur les dessins auxquels on se réfère dans la des- cription qui va suivre:
Les fig. 1 à 3 représentent schématiquement un exem- ple de réalisation de la présente invention.
La fig. 1 est une coupe longitudinale montrant la partie du bobinage se trouvant en dehors de la masse magné- tique d'un rotor de machine électrique à grande vitesse.
La fig. 2 est une vue partielle en bout montrant no- tamment un disque en matière antimagnétique.
La fig. 3 est, à plus grande échelle, une coupe transversale pratiquée suivant l'axe x y de la figure 1.
La fig. 4 montre la conformation d'une barre d'en- roulement du même genre que celle logée dans le rotor re- présenté fig. 1 à 3 mais dont la partie hors des rainures de la masse magnétique présente un plus grand développement;.
La fig. 5 est une coupe partielle correspondant à la fig. 1 et montrant, à titre de variante, l'agencement des divers éléments lorsque la barre d'enroulement a la conformation représentée fig. 4.
Sur toutes les figures les mêmes lettres, de référen- ce désignent les mêmes éléments ou organes.
La masse magnétique M comporte comme habituellement, à la périphérie, des rainures r ouvertes ou semi-fermées dans lesquelles sont logées les barres b de l'enroulement, soigneusement isolées sur toute leur longueur. Les barres b sont maintenues en place, dans les rainures rpar des cales C (voir fig. 1).
Pour assurer là rigidité et la fixation du système de bobinage on a disposé des disques D et E en matière an- timagnétique centrés et calés sur l'arbre, l'un D est place contre la masse magnétique M mais maintenu à une certaine
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distance de celle-ci par des nervures ménageant des in- tervalles 12 formant canaux de ventilation, l'autre E en bout du bobinage au droit des cavaliers de connexion. Ces dis ques D et E peuvent être chacun en une seule pièce ou cons- titués par un empilage de tôles minces antimagnétiques. Ils sont séparés par un plateau support P de forme spéciale présentant des nervures intercalaires i, il qui viennent s'appuyer respectivement sur les disques E et D et dont le rôle sera décrit par la suite.
Enfin tout l'ensemble est maintenu par un plateau extérieur R s'appuyant directement sur le disque E et calé par un écrou 0.
Dans le disque de fixation extrême E sont aménagées des rainures ±, (fig. 2), plus grandes que les rainures r de la masse magnétique de façon à permettre le placement de tubes isolants T entourant les cavaliers de connexion B des éléments de la barre b à connecter. La coupe représen- tée fige 3 montre la section transversale d'une encoche r1.
Les rainures r1 affectent, par exemple, à la périphé- rie, la forme trapézoïdale montrée fig. 2 et 3. Des cales A de forme correspondante, en métal antimagnétique, y sont insérées pour retenir les barres de l'enroulement traver- sant le disque E. Les dites cales présentent elles-mêmes vers l'intérieur une rainure de section rectangulaire dans laquelle est glissé un plat de sécurité K qui a pour but d'empêcher les cales A de glisser hors des rainures r1.
Le disque de fixation D est rainuré de la même fa- çon que les tôles de la masse magnétique. Le retien du bo- binage dans le sens radial en cet endroit est obtenu par le prolongement des cales 0 jusqu'en dehors du disque D.
Les nervures intercalaires i et il du plateau sup- port P qui prennent appui respectivement sur les disques E et Drainai qu'il a été exposé précédemment, ménagent en- tre ces derniers et le plateau support P proprement dit
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des intervalles I-I1 formant canaux de ventilation et per- mettant le passage de l'air au travers du bobinage.
La ventilation est assurée par le passage de l'air suivant les flèches f dans les intervalles I, il) I2' ali- mentes par les canaux existant entre les nervures apparte- nant à l'arbre. Dans le cas où l'arbre cylindrique serait sans nervures, le passage de l'air se ferait par des ouver- tures réservées dans une pièce supplémentaire appropriée.
Enfin des bandages S en fils ou en lames d'acier ou en toute autre matière appropriée empêchent la déformation de la partie da bobinage, comprise entre les disques anti- magnétiques E et D, qu'ils appuient contre la périphérie du plateau support P, en assurant un bon centrage des déve- loppantes sur le dit plateau P. Ce dernier, concentrique à l'arbre; garantit une bonne répartition des sections d'en- roulement sur un même cylindre pour en former un tambour bien régulier*
Les disques de fixation qui sont au nombre de deux dans l'exemple de réalisation décrit en regard des fig. 1 à 3 peuvent être plus nombreux, s'il y a lieu, et notamment si les barres d'enroulement présentent un grand développe- ment hors des rainures ±.. de la masse magnétique, comme c'est le cas pour la barre b1 montrée fig. 4.
Dans ce cas le dispositif de fixation et de venti- lation, objet de la présente invention est agencé comme représenté fig. 5: il y a trois disques de fixation E.F.D, en matière antimagnétique; le disque supplémentaire F pré- sente à sa périphérie les mêmes rainures que le disque D, il réalise un appui intermédiaire entre E et D; les barres d'enroulement y sont maintenues par des cales trapézoïdale H.
Entre les disques E et F se trouve le plateau sup- port P avec nervures intercalaires i, il. Entre les disques F et D est introduit un autre plateau support P1 présentant
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des nervures intercalaires i'l qui viennent s'appuyer con- tre le disque D et ménagent entre ce dernier et le plateau support P1 un intervalle I'l formant canal de ventilation supplémentaire*. Enfin des bandages S1 semblables aux ban- dages S assurent la fixation de la partie de bobinage se trouvant entre les disques F et D et s'appuyant sur le pla- teau support P1.
Il est naturellement loisible, sans sortir du cadre de l'invention, d'agencer les éléments constitutifs des nouveaux dispositifs de fixation et de ventilation des en- roulements des parties tournantes des machines électriques à grande vitesse de façon à réaliser des variantes se com- portant pratiquement de la même manière que les exemples d'application décrits ci-dessus.