CH327463A - Machine dynamo-électrique - Google Patents

Description

  Machine     dynamo-électrique       La présente invention a pour objet une  machine     dynamo-électrique    comprenant un ro  tor comportant un enroulement, un arbre pré  sentant un trou axial, et des bagues collectrices  du courant montées sur l'arbre du rotor.  



  Dans les machines telles que les     turbo-          générateurs,    les conducteurs de     Penroulement     du rotor doivent être construits et arrangés  <B>de</B> manière<B>à</B> ne pas déséquilibrer le rotor et  pour résister aux efforts centrifuges. Ils doivent  aussi résister<B>à</B> de hauts voltages. Dans les  machines refroidies par de l'hydrogène et pré  sentant des dispositifs collecteurs de courant  extérieurs au réservoir contenant l'hydrogène,  les conducteurs doivent être scellés dans l'arbre  pour empêcher des fuites d'hydrogène le long  des conducteurs vers l'extérieur du réservoir  et des entrées     d7air    vers l'intérieur.  



  Jusqu'ici, la fixation satisfaisante des con  ducteurs dans le trou de l'arbre du rotor néces  sitait des opérations     d7usinage    relativement coû  teuses et un assemblage difficile. En outre,  dans les machines refroidies par de l'hydrogène,  des fuites au niveau du joint nécessitaient le  retrait de l'arbre du rotor pour la réparation  ou le changement du joint.  



  La présente invention a pour but de remé  dier<B>à</B> ces inconvénients.  



  La machine     dynamo-électrique    objet de  l'invention est caractérisée en ce qu'elle com-    prend un tube de matière isolante disposé dans  le trou axial de l'arbre du rotor, des conduc  teurs pour relier les bagues collectrices<B>à</B> l'en  roulement et disposés longitudinalement dans  le tube isolant, ce dernier constituant la seule  isolation entre lesdits conducteurs et la paroi  du trou axial, un ruban de matière isolante  étant disposé entre les conducteurs et consti  tuant la seule isolation séparant lesdits conduc  teurs.  



  Le dessin annexé représente,<B>à</B> titre d'exem  ple, une forme d'exécution de la machine selon  l'invention et une variante.  



  La     fig.   <B>1</B> est une coupe axiale de cette  forme d'exécution.    La     fig.    2 est une coupe par la ligne     INI     de la     fig.   <B>1.</B>  



  La     fig.   <B>3</B> montre une variante de l'arran  gement des conducteurs.    La machine     dynamo-électrique    représentée  partiellement aux     fig.   <B>1</B> et 2 est un     turbo-          générateur   <B>à</B> haute vitesse comprenant un arbre  rotatif<B>6</B> s'étendant dans une enveloppe<B>7</B> et  supporté par des paliers non représentés.

   L'en  veloppe<B>7</B> est de préférence étanche aux gaz  et remplie d'hydrogène utilisé comme gaz de  ventilation, Sur un noyau magnétique<B>à</B> en  coches<B>8,</B> qui pourrait être d'une pièce avec      l'arbre, est monté un enroulement     d7excitation   <B>9</B>  s'étendant     axialement,    dont les spires extrêmes  sont fixées, de la manière connue, par un an  neau de retenue non représenté  Une source de courant d'excitation (non re  présentée) alimente l'enroulement<B>9</B> par des  moyens comprenant un dispositif collecteur de  courant et des connexions.

   Le dispositif collec  teur comprend des bagues 12 et<B>13</B> montées  sur un manchon<B>10</B> et isolées de ce dernier,  le manchon étant monté de manière amovible  sur une portion de l'arbre<B>à</B> l'extérieur de l'en  veloppe<B>7.</B> Les connexions comprennent des  conducteurs<B>15</B> et<B>16</B> préalablement assemblés  et insérés d'un bloc dans un trou axial<B>17</B>  ménagé     centralement    dans l'arbre<B>6.</B> Les conduc  teurs<B>15</B> et<B>16</B> peuvent être des barres de cuivre  nu.

   Es sont disposés dans un tube<B>18</B> de     ma-          tiùre    isolante et séparés l'un de l'autre par  un ruban isolant<B>19.</B> Le tube isolant<B>18</B> consti  tue la seule isolation entre les conducteurs<B>15,</B>  <B>16</B> d'une part et la paroi du trou<B>17</B> d'autre  part, et le ruban<B>19</B> constitue la seule isolation  entre les conducteurs<B>15</B> et<B>16.</B> Le ruban iso  lant<B>19</B> s'étend     radialement    au-delà des conduc  teurs<B>15</B> et<B>16,

  </B> ses côtés s'engageant<B>à</B> frotte  ment avec les parois du tube<B>18</B> pour former  le long de la surface du ruban<B>19</B> une zone  d'isolation étendue qui soit efficace contre des  tensions relativement élevées de l'ordre de  <B>3000 à 5000</B> volts.<B>-</B>  Les conducteurs<B>15</B> et<B>16</B> présentent des  surfaces cylindriques appliquées contre la sur  face inter -ne du tube isolant<B>18.</B> Ces conducteurs  sont disposés dans le tube<B>18</B> de manière que  leur côté plat se trouve contre le ruban isolant  <B>19</B> et leur surface courbe opposée contre la  portion de la paroi du tube<B>18</B> éloignée du       ruban        isolant        19        et        éloig        pée   

       des        points        de     contact de ce dernier avec le tube<B>18,</B> de ma  nière<B>à</B> former le long du tube isolant<B>18</B> une  zone d'isolation au moins aussi grande que la  zone d'isolation<B>le</B> long du ruban<B>19,</B> afin  d'empêcher une décharge entre les conducteurs  <B>15</B> et<B>16.</B> Les extrémités opposées du tube,<B>18</B>  sont fermées par des disques isolants 20 et<B>25.</B>  Le disque<B>25, à</B> l'extrémité de l'arbre portant    les bagues est maintenu en place par un cou  vercle<B>32.</B>  



  Les connexions comprennent, en plus des  conducteurs<B>15</B> et<B>16</B> disposés     axialement,     d'une part des conducteurs 21 et 22 disposés       radialement    dans des ouvertures radiales mé  nagées dans l'arbre<B>6</B> et qui s'ouvrent dans le  trou axial<B>17</B> près de l'enroulement du rotor,  et d'autre part des conducteurs<B>23</B> et 24 logés  dans des ouvertures radiales ménagées dans  l'arbre<B>à</B> proximité des bagues 12 et<B>13.</B> Les  conducteurs 21<B>à</B> 24 sont connectés par des  pas<B>de</B> vis aux conducteurs<B>15</B> et<B>16.</B> Les extré  mités extérieures des conducteurs 21 et 22  sont connectées<B>à</B> l'enroulement du rotor<B>9,

  </B> et  les extrémités extérieures des conducteurs<B>23</B>  et 24 sont connectées chacune par des pas de  vis<B>à</B> une broche creuse 45 d'une borne 46.  



  Le conducteur 21 présente un collier<B>26,</B>  de préférence d'une pièce avec lui. Un tube<B>27</B>  de matière isolante entoure étroitement le  conducteur 21 entre le collier<B>26</B> et le conduc  teur<B>15.</B> Un tube<B>28</B> de matière isolante entoure  le collier<B>26</B> et bute contre la paroi de l'ouver  ture. Un bloc annulaire<B>29</B> destiné<B>à</B> transmettre  une poussée est disposé autour du conducteur  et repose sur la face du collier<B>26</B> éloignée de  l'axe de l'arbre. La paroi de l'ouverture radiale  présente un anneau de serrage<B>31</B> vissé dans  la paroi. Quand il est serré, cet anneau s'appuie  contre le bloc de poussée<B>29</B> pour fixer rigi  dement le conducteur 21 dans l'arbre<B>6</B> contre  une force centrifuge tendant<B>à</B> forcer le conduc  teur     radialement    vers l'extérieur.  



  Un tube isolant<B>à</B> bride<B>30</B> est disposé au  tour du conducteur 21 et présente une portion  cylindrique disposée entre l'anneau<B>31</B> et le  conducteur, la bride recouvrant l'anneau. Une  pièce élastique<B>33</B> non conductrice, chimique  ment inactive vis-à-vis de l'huile et de l'hydro  gène et non affectée par la température du  conducteur, est disposée autour du conducteur  21 et s'appuie sur la bride du tube<B>30.</B> La  pièce<B>33</B> constitue un joint et elle est formée  de préférence en caoutchouc au silicone qui  est une substance élastique maintenant son  élasticité<B>à</B> toutes les températures de fonction-           nement    sans se rétrécir, se fendre ou se dété  riorer d'une manière quelconque.  



  Des moyens sont prévus pour fixer cette  pièce élastique par une compression exercée  longitudinalement par rapport au conducteur,  indépendante de la pression appliquée par  l'anneau<B>31</B> de fixation du conducteur. Ces  moyens comprennent un tube isolant<B>à</B> bride 34  disposé autour du conducteur 21, la bride bu  tant contre le joint. Un écrou<B>35</B> est disposé  autour de la portion longitudinale du tube 34  et se visse dans la paroi de l'ouverture. L'écrou  <B>35</B> bute contre la bride du tube 34 et applique  celle-ci étroitement sur -la pièce<B>33,</B> avec une  pression déterminée, de sorte que cette pièce  appuie fermement contre le métal du conduc  teur 21 et contre la paroi de l'ouverture pour  constituer un joint étanche aux gaz entre ces  pièces.

   Les tubes isolants<B>27, 28, 30</B> et 34,  et le bloc de poussée<B>29</B> sont faits de préfé  rence en une matière isolante thermoplastique  moulée ou laminée, contenant des matières mi  nérales résistantes<B>à</B> la chaleur.  



  Le conducteur 22 est disposé dans une  ouverture radiale, diamétralement opposée au  conducteur 21 et est monté de la même façon  que ce dernier.  



  Les conducteurs<B>23</B> et 24 pourraient     êtit     construits et disposés de la même manière que  le conducteur 21. Dans la forme d'exécution  représentée, cependant, ils comprennent un col  lier<B>36</B> entouré d'un tube<B>37.</B> Le tube<B>37</B> est  une pièce élastique non conductrice, ne réagis  sant pas chimiquement avec l'huile ou     l'hydro-          gùne,    et faite de préférence en caoutchouc au  silicone. Elle constitue un joint entre le conduc  teur<B>23</B> et la paroi de l'ouverture.

   Un anneau<B>38</B>  de matière isolante est disposé autour du  conducteur<B>23</B> dans le tube<B>37</B> et sous<B>le</B> col  lier<B>36.</B> Un bloc<B>39</B> de transmission de poussée  est constitué par un tube<B>à</B> bride en matière  isolante disposé autour du conducteur<B>23,</B> la  bride s'appuyant sur la face du collier<B>36</B> éloi  gnée de l'axe de l'arbre. Un anneau de serrage  40 en acier est vissé dans la paroi de     rouver-          ture    radiale et s'appuie sur     Pépaulement    du  bloc<B>39.</B> L'anneau 40 est serré pour maintenir  le conducteur<B>23</B> contre la force centrifuge.

      Des moyens pour fixer le tube<B>37</B> en place  sous une compression axiale comprennent l'an  neau de serrage 40 et un court tube isolant 41  disposé autour du bloc<B>39</B> sous l'anneau 40.  La longueur du tube 41 est choisie de manière  que lorsque l'anneau 40 est serré, il s'appuie  contre<B>le</B> tube 41 et le force contre<B>le</B> tube<B>37,</B>  pour soumettre ce tube<B>37 à</B> une force de  compression inférieure<B>à</B> la force appliquée  contre le collier<B>36.</B> Le tube<B>37</B> est ainsi forcé  en engagement avec la périphérie extérieure du  collier<B>36</B> et la paroi<B>de</B> l'ouverture, de manière  que ce tube soit comprimé pour constituer un  joint étanche aux gaz entre le conducteur<B>23</B>  et la paroi de l'ouverture.  



  Le conducteur<B>23</B> est taillé en tronc de  cône pour réduire la section droite de son extré  mité radiale extérieure<B>32,</B> afin de réduire  l'effort centrifuge sur le conducteur. L'anneau  de serrage 40 maintient le conducteur en place  contre la force centrifuge tendant<B>à</B> le forcer  vers l'extérieur de l'ouverture, cet anneau 40  étant disposé<B>à</B> l'extrémité radiale extérieure  de l'ouverture où il coopère avec le bloc iso  lant<B>39</B> pour fixer l'extrémité extérieure du  conducteur en alignement dans l'ouverture. Le  conducteur 24 est construit et disposé d'une  manière similaire au conducteur<B>23</B> dans une  ouverture radiale diamétralement opposée au  conducteur<B>23.</B>  



  Les conducteurs<B>23</B> et 24 sont<B>à</B> l'extérieur  de l'enveloppe<B>7</B> et les joints comprenant les  tubes<B>37</B> sont par conséquent accessibles sans  ouvrir l'enveloppe dans l'atmosphère, tandis  que les pièces élastiques<B>33,</B> prévues pour les  conducteurs 21 et 22 sont<B>à</B> l'intérieur de l'en  veloppe. Les joints<B>37</B> peuvent être remplacés  non seulement sans ouvrir l'enveloppe<B>7,</B> mais  aussi sans enlever l'arbre<B>6</B> ou l'anneau de     re-'     tenue du rotor (non représenté).  



  La     fig.   <B>3</B> montre une variante de la dispo  sition des conducteurs. Les conducteurs<B>15</B> et  <B>16</B> sont disposés     axialement    et assemblés dans  un élément comprenant le tube isolant<B>18,</B> qui  est disposé lui-même dans un tube d'acier 43  destiné<B>à</B> être inséré dans le trou axial de  l'arbre<B>6.</B> Le tube métallique 43 et le tube  isolant<B>18</B> présentent des ouvertures radiales      <B>1</B>       alignées    pour recevoir les conducteurs radiaux  connectant les conducteurs axiaux aux bagues  collectrices et<B>à</B> l'enroulement du rotor.

   Le tube  métallique 43 est utilisé pour faciliter l'assem  blage préalable et pour réduire la dimension  du trou axial,     le    tube isolant pouvant présenter  une plus petite épaisseur que dans la forme  d'exécution précédente.

Claims (1)

1. REVENDICATION: Machine dynamo-électrique, comprenant un rotor comportant un enroulement, un arbre présentant un trou axial, et des bagues collec trices du courant montées sur l'arbre du rotor, caractérisée en ce qu7elle comprend un tube de matière isolante disposé dans<B>le</B> trou axial de l'arbre du rotor, des conducteurs pour relier les bagues collectrices<B>à</B> l'enroulement et dispo sés longitudinalement dans le tube isolant, ce dernier constituant la seule isolation entres les dits conducteurs et la paroi du trou axial, un ruban de matière isolante étant disposé entre les conducteurs et constituant la seule isolation séparant lesdits conducteurs.

   SOUS-REVENDICATIONS: <B>1.</B> Machine selon la revendication, carac térisée en ce que les bords du ruban isolant sont en contact avec frottement avec la paroi dudit tube isolant. 2. Machine selon la revendication et la sous-revendication <B>1,</B> caractérisée en ce que chaque conducteur est plus petit que l'espace dans lequel<B>il</B> est logé et qui est compris entre le tube isolant et le ruban isolant, et est en contact seulement avec des portions de la paroi intérieure du tube isolant et du ruban isolant .qui sont éloignées des zones où les bords du ruban isolant sont en contact avec le tube, de manière<B>à</B> former le long desdits bords entre les conducteurs une zone d'isolation qui soit efficace contre des tensions relativement éle vées.

   <B>3.</B> Machine selon la revendication, carac térisée en ce qu'elle comprend un tube métal lique entourant étroitement le tube isolant, ce tube métallique étant agencé pour se loger étroitement dans le trou axial de l'arbre du rotor. 4. Machine selon la revendication, dans la quelle le rotor est disposé dans une enveloppe remplie & hydrogène, l'arbre du rotor s'étendant <B>à</B> travers l'enveloppe vers l'extérieur de celle-ci et les bagues collectrices du courant étant mon tées sur la portion de l'arbre située en dehors de l'enveloppe, caractérisée en ce que la portion de l'arbre située'dans l'enveloppe présente des ouvertures radiales qui communiquent avec le trou axial de l'arbre du rotor,

   un conducteur radial s'étendant dans chaque ouverture radiale pour connecter l'enroulement du rotor aux conducteurs disposés dans le trou axial. <B>5.</B> Machine selon la revendication et la sous-revendica-tion 4, caractérisée en ce qu'elle comprend une pièce annulaire élastique non conductrice, chimiquement inactive vis-à-vis de l'huile et de l'hydrogène, disposée autour de chaque conducteur radial dans chaque ouver ture radiale, et des moyens pour comprimer cette pièce élastique dans la direction axiale du conducteur radial, afin que ladite pièce élas tique appuie contre le conducteur radial et contre la paroi de l'ouverture radiale pour fôrmer un joint étanche aux gaz dans chaque ouverture radiale.

   <B>6.</B> Machine selon la revendication et la sous-revendication 4, caractérisée en ce que d'autres ouvertures radiales sont ménagées dans la portion<B>de</B> l'arbre du rotor extérieure<B>à</B> l'enveloppe et adjacente aux bagues collectrices, et en ce qu'elle comprend un conducteur s'éten dant dans chacune desdites ouvertures pour connecter les bagues collectrices aux conduc teurs disposés dans le trou axial.

   <B>7.</B> Machine selon la revendication et les sous-revendications 4 et<B>6,</B> caractérisée en ce qu <B>,</B> elle comprend une pièce élastique non conductrice, chimiquement inactive vis-à-vis de l'huile et<B>de</B> l'hydrogène, disposée autour<B>de</B> chacun des conducteurs radiaux disposés dans lesdites autres ouvertures, et des moyens pour comprimer cette pièce élastique dans la direc tion axiale desdits conducteurs radiaux, de ma- niùre que la pièce élastique appuie contre le conducteur et contre la paroi de l'ouverture pour former un joint étanche aux gaz dans chacune de ces autres ouvertures radiales.

   <B>8.</B> Machine selon la revendication et les sous-revendications 4<B>à 7,</B> caractérisée en ce que chaque conducteur radial présente une forme générale cylindrique avec un épaulement et est fixé dans l'ouverture radiale respective contre l'action de la force centrifuge par un anneau de serrage vissé dans la paroi de cette ouverture radiale et appuyant contre un bloc de matière isolante disposé entre l'anneau de serrage et l'épaulement.

   <B>9.</B> Machine selon la revendication et les sous-revendications 4<B>à 8,</B> caractérisée en ce que chaque pièce élastique annulaire est dis posée radialement <B>à</B> l'extérieur de l'anneau de serrage correspondant, et en ce que les moyens pour comprimer ces pièces élastiques axiale- ment sont indépendants de l'anneau de serrage. <B>10.</B> Machine selon la revendication et les sous-revendications 4<B>à 8,</B> caractérisée en ce que les anneaux de serrage pour fixer les conducteurs radiaux contre l'action de la force centrifuge constituent également lesdits moyens pour comprimer lesdites pièces élastiques dans l'ouverture radiale.

   <B>11.</B> Machine selon la revendication et les sous-revendications 4<B>à 8</B> et<B>10,</B> caractérisée en ce que chaque pièce élastique est constituée par un tube disposé autour dudit épaulement formé sur chaque conducteur. 12. Machine selon la revendication, carac térisée en ce que lesdits conducteurs pour connecter lesdites bagues<B>à</B> l'enroulement sont constitués par des barres de cuivre nu, ledit ruban de matière isolante s'étendant transver salement au-delà des barres jusqu% la paroi intérieure du tube isolant, chacune desdites barres étant en contact avec des portions seu lement de la paroi intérieure dudit tube,

   éloi gnées des bords du ruban pour constituer entre les barres le long de la paroi dudit tube une zone d'isolation au moins aussi grande que la zone d'isolation entre ces barres le long du ruban, le tout étant agencé<B>de</B> manière<B>à</B> assu rer une isolation efficace contre des potentiels allant jusqu'à<B>5000</B> volts.