Induit de machine électrique tournante à entrefer axial La présente invention a pour objet un induit de machine électrique tournante à entrefer axial, c'est- à-dire d'une machine à éléments discoïdaux.
On connaît déjà de tels induits comportant essen tiellement un support isolant mince sur les faces du quel sont formés deux jeux de demi-spires de con ducteurs plats et nus, adhérant intimement à ce sup port, avec des interconnexions de face à face pour relier ces demi-spires entre elles de manière à for mer un bobinage.
Comme, pour certaines conditions pratiques d'établissement, il est préférable de pren dre ce support isolant très mince, donc en fait sou ple, mais que d'autre part, il est apparu préférable dans de nombreuses réalisations, de rendre cet induit plus rigide, il a été usuel d'appliquer, sur une face du bobinage ainsi réalisé, un anneau en un matériau de tenue mécanique suffisante, autant que possible dépourvu de courants de Foucault lorsque conduc teur (auquel cas l'application avait lieu par l'inter médiaire d'un isolant mince), ou entièrement isolant.
On a constaté cependant que dans certaines con ditions d'exploitation pratique des machines compre nant de tels induits, il pouvait se produire des défor mations en raison des élévations de température dues à des surcharges temporaires de ces machines et, en particulier, qu'il pouvait en résulter des contrain tes, temporaires ou permanentes, entraînant un dé collement des conducteurs de leur support en raison des différences de dilatation entre le bobinage pro prement dit et l'anneau de montage mécanique de ce bobinage susdit.
Le but de l'invention est de fournir un induit qui ne soit pas sujet à de tels dangers de détériora tion.
L'induit objet de l'invention comprend une feuil le mince isolante revêtue sur ses deux faces d'un bobinage formé de conducteurs plats y adhérant in- timement et un disque dont au moins la surface est isolante et qui est appliqué sur une face du bobinage, et est caractérisé en ce que la feuille porte-bobinage et le disque sont rendus solidaires par serrage en semble de leurs seules périphéries intérieures, les autres parties de la feuille et du disque étant prati quement sans adhérence entre elles, afin de permet tre des changements de dimension de la feuille dans son plan, vis-à-vis de ce disque.
Les dessins ci-joints représentent, à titre d'exem ple, des formes d'exécution de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une coupe selon un plan diamétral d'une machine comprenant un rotor conforme à une première forme d'exécution; la fig. 2 est une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la fig. 1 ; la fig. 3 est une vue de face agrandie du rotor de la machine de la fig. 1 ; la fig. 3a est une vue agrandie en coupe partielle du rotor de la fig. 3 ;
la fig. 4 est un schéma de bobinage partiel du rotor des fig. 3 et 3a ; la fig. 5 est une vue de face d'une seconde forme d'exécution, par ailleurs similaire à celle de la fig. 3 ; la' fig. 5a est une vue partielle en coupe selon la ligne 5a-5a de la fig. 5 ; et, la fig. 5b est une vue partielle, en coupe, selon la ligne 5b-5b de la fig. 5, alors que la fig. 6 montre une coupe d'une variante de l'induit en ce même emplacement.
Les dispositions qui vont être exposées en rela tion avec les fig. 3-3a et 5-5a-5b-6 peuvent aussi être avantageusement employées en combinaison, leurs effets se renforçant.
En se référant plus particulièrement à la fig. 1 des dessins, le moteur à courant continu pris pour exemple comporte un carter 10 supportant un arbre central dans des paliers 12 et 13. Sur cet arbre 11 est monté un induit 30 par un moyeu 14 sur lequel il est fixé par une rondelle isolante 14a, une bague de serrage 14b et un écrou 14c. Selon la fig. 2, ce moteur est à six pôles formés par autant d'aimants permanents, 15 à 20, équipés d'épanouissements polaires,<I>15a</I> à 20a, et fixés sur une culasse magné tique annulaire 21a. De l'autre côté du rotor est monté un anneau ferromagnétique 21b pour fermer les lignes de flux passant à travers le rotor.
Les ai mants sont de dénominations alternées dans leurs pôles d'entrefer sur le pourtour de la couronne d'in ducteur qu'ils constituent. Des balais 22, 23 sont dis posés à mi-chemin entre deux paires de pôles con sécutifs, par exemple entre les pôles 20 et 15, et en tre les pôles 15 et 16.
Le balai 23 est maintenu en place par un res sort 24 monté dans un manchon 25 à l'intérieur d'un support isolant 26. Un capot isolant 27 est vissé par-dessus le manchon pour le serrage du fil de sortie 28. L'autre balai est de montage similaire, bien que non montré.
En se reportant à la fig. 3, on voit que l'induit 30 comprend une feuille isolante 31 (voir aussi la fig. 3a) revêtue de conducteurs. Cette feuille isolante est en un matériau tel, par exemple, qu'un polyté- réphtalate d'éthylène, ou consiste en un stratifié min ce du genre des verres dits époxy . L'épaisseur de la feuille isolante est très faible, de l'ordre du di xième de millimètre. La feuille isolante sur la fig. 3 apparaît en noir là où elle est visible et non revêtue de conducteurs. Le bobinage pris pour exemple est par exemple à 76 conducteurs par face et du type ondulé-série.
Le même dessin se reproduit sur les deux faces de la feuille isolante, ce qui est bien visi ble d'après le schéma de la fig. 4. Les portions ra diales 33 des conducteurs coïncident d'une face à l'autre.
La feuille isolante 31 a une découpe centrale 34a. La feuille et le bobinage qu'elle porte sont ap pliqués contre un disque isolant 31a plus rigide, mais aucune adhérence n'est établie entre la feuille porte-bobinage et ce disque qui peut être en un stra tifié de verre époxy d'une épaisseur de, par exem ple, 7 dixièmes de millimètre.
La fixation de la feuille porte-bobinage contre le disque 31a est assurée au moyen du moyeu 14 grâce à la rondelle isolante 14a, la bague de serrage 14b et l'écrou 14c. On doit noter qu'il est inutile que le diamètre extérieur du disque 31a soit égal à celui de la feuille 31 ; il peut très bien ne pas dé passer le diamètre maximum de la couronne polaire (en d'autres termes, le diamètre maximum des por tions radiales 33 des conducteurs du bobinage). Ceci diminue l'inertie de l'induit, si désiré. De toute fa çon, c'est le disque 31a qui guide latéralement la feuille 31 et son bobinage, mais cette feuille peut se déplacer radialement par rapport au disque.
De cette façon, des dilatations thermiques entraînant des variations dimensionnelles de la feuille porte- bobinage peuvent se produire sans que le disque 31a les restreigne et introduise des contraintes dans cette feuille. On évite ainsi la création de dé formations permanentes latérales de la feuille porte- bobinage dans une large gamme de températures, par exemple de 20 à 900 C. La feuille 31 est tendue mais ses qualités d'isolement ne sont pas affectées dans une telle gamme de températures. Elle est trop mince pour que sa déformation latérale n'af fecte le bobinage.
Les conducteurs ont des limites dénommées 34 et 35 sur la feuille isolante 31, et les interconnexions sont assurées par des perçages tels que ceux indi qués en 36, 37 et 38 sur la fig. 3a, ménagés dans des plots terminaux des conducteurs et métalli sés. Il y a une rangée externe de plots 39 et deux rangées de plots intérieurs 40 et 41, radialement dé calées. Les connexions de la périphérie extérieure sont toutes sur la rangée 39, tandis que les con nexions de la périphérie intérieure sont prises en alternance dans les rangées 40 et 41. En 42 on voit l'isolant dépassant la rangée de plots intérieure.
On peut suivre par le schéma de la fig. 4, le trajet du courant dans un tel bobinage. En suppo sant que ce courant entre par le balai 22 dans le con ducteur 50 alors situé sous lui, ce trajet de courant va du conducteur 50 au conducteur 52 de la face arrière par le trou métallisé 51, revient par le trou métallisé 53 au conducteur 54 de la face avant d'où par le trou métallisé 55, il passe au conducteur ar rière 56, revient par le trou métallisé 57 au conduc teur avant 58 et ainsi de suite, trou 59, conducteur 60, trou 61, conducteur 62, adjacent au conducteur 50, d'où il repart pour une nouvelle boucle s'éten dant sur tout le pourtour de la feuille porte-bobi- nage,
et ainsi de suite jusqu'au conducteur situé sous le balai 23 de la face avant (non montré).
La réalisation d'un tel bobinage peut être effec tuée par la technique d'impression de circuits bien connue en elle-même et qu'on peut résumer par sui te brièvement comme suit: ou bien on métallise une feuille isolante, on en assure la photogravure selon le dessin désiré et on épaissit la métallisation des faces et des trous ; ou bien on part du collage de deux feuilles de clinquant sur les faces de la feuille isolante mince, on en assure la photogravure puis on métallise les perçages.
Dans cette forme d'exécution, la force centrifuge tend à appliquer la feuille porte-bobinage contre le disque rigide 31a. On peut toutefois craindre qu'à l'arrêt ou aux faibles vitesses, la feuille porte-bobi- nage ait tendance à se mettre en parapluie . D'au tre part, on peut désirer réduire encore l'épaisseur totale de la feuille et du bobinage qui forment alors un ensemble ayant une stabilité latérale insuffisante.
Pour éviter de telles déformations, on peut, selon une autre forme d'exécution, prévoir des moyens pour retenir la feuille porte-bobinage contre le dis que plus rigide de support sans que ces deux élé ments soient autrement solidarisés, les dilatations radiales relatives demeurant libres entre ces élé ments du fait qu'il n'y a pratiquement pas d'adhé rence entre eux. Ces moyens, fig. 5, 5a, 5b et 6, comprennent essentiellement une pluralité de pattes 70-84 disposées sur la périphérie extérieure des con ducteurs du bobinage et individuellement rattachées aux conducteurs individuels de ce bobinage, comme visible sur les fig. 5 et 5b.
Ces pattes sont de préfé rence faites en cuivre souple et jouent le rôle de doigts élastiques espacés d'un certain nombre de conducteurs et maintenant le bord extérieur de la feuille porte-bobinage contre le disque 31a.
En variante, ces pattes pourraient être fixées sur le disque de support et rabattues sur la périphérie du bobinage dont elles peuvent être isolées par une couronne d'isolant.
En variante également, fig. 6, on peut substituer aux pattes une bague 90 en un matériau plastique élastique qui vient se glisser par-dessus les bords de la feuille 31 et du disque 31a pour pincer ces élé ments ensemble tout en permettant le glissement relatif d'un élément sur l'autre dans le sens radial.
Cette disposition est d'un emploi particulièrement avantageux lorsque le rotor doit travailler à des tem pératures dépassant 90o C, car alors la dilatation radiale des conducteurs entramerait leur incurvation alors que, comme l'indique la fig. 5b, à tout degré de dilatation radiale des conducteurs, le bobinage se dilate radialement et les pinces 70 sont radiale- ment déplacées en même temps (en pointillé).
Le disque de support du bobinage peut être en un matériau choisi parmi une classe très large et comprenant, illustrativement, le verre, la céramique, les résines époxyliques, la bakélite (marque dé posée), le carton. Ce disque peut être conducteur et avoir seulement sa face exposée au bobinage revêtue d'isolant, lorsqu'il doit, par exemple, être le siège de courants de Foucault destinés à amortir le mou vement du rotor.
Un des effets des dispositions susdécrites est d'éviter que le bobinage vienne, dans la machine dans laquelle il est monté, porter contre les pièces polaires de l'inducteur et, par suite, se détériorer ou provoquer des courts-circuits si ces pièces polaires sont conductrices.
Un des avantages à noter également est qu'un tel induit est plus économique qu'un induit dans le quel le bobinage est collé sur le disque, car une opé ration relativement délicate d'application de la feuille porte-bobinage sur le disque de support est ainsi évitée. D'un autre point de vue, l'utilisation de ce rotor entraîne une réduction importante du bruit car l'absence d'adhérence entre le bobinage et son dis que de support réduit la transmission acoustique en tre ces éléments.