Machine électrique Dans la conception des grandes génératrices de courant alternatif, on est guidé par trois facteurs es sentiels qui retiennent particulièrement l'attention des constructeurs et des usagers, à savoir le refroidisse ment, le rendement, l'encombrement.
L'accroissement rapide de la puissance unitaire au cours de ces dernières années a pu être réalisé grâce à la fois à des artifices de construction, à l'amé lioration de la qualité de certains matériaux, et à la pratique du refroidissement direct des bobinages, qui permet une utilisation toujours plus poussée des ma tériaux, laquelle aura pour conséquence une diminu tion du rendement pour des puissances encore ac crues.
Les difficultés inhérentes aux trois facteurs ci- dessus mentionnés et en relation avec les puissances unitaires dépassant celles des plus grandes machines en cours de construction, peuvent être surmontées s'il est fait usage de la propriété qu'ont les métaux presque purs portés à basse température, par exem ple par de l'hélium, de l'air, ou de l'hydrogène à l'état liquide ou même gazeux, de présenter une très faible résistance au passage du courant électrique.
La présente invention concerne le refroidisse ment des enroulements de machines électriques. Elle a pour objet une machine électrique dont les enrou lements sont refroidis au moyen d'un fluide à très basse température, et dans laquelle les barres d'en roulement sont composées de fils de faible diamètre ou de rubans de faible épaisseur, en métal ou en al liage conducteur aussi' pur que possible, isolés les uns des autres, et séparés du circuit magnétique qui les supporte et du milieu extérieur, à la fois par un iso lant thermique et par un isolant électrique.
Cette machine électrique est caractérisée en ce que l'isolant thermique entourant l'ensemble des fils ou des rubans conducteurs, ou une partie de ceux-ci, est en partie évidé, de manière à constituer un en semble de canaux longitudinaux, se trouvant en con tact avec les conducteurs électriques, et parcourus par le fluide refroidisseur.
Ce fluide peut être produit par un système cryo- génique contrôlé, complété par les accessoires né cessaires à la circulation dudit fluide et au maintien d'une température constante dans le bobinage re froidi, correspondant par exemple aux pertes mini males de l'enroulement.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, trois formes de réalisation de l'invention concernant plus particulièrement les bobinages induits de turbo- alternateurs.
La fig. 1 représente, en coupe partielle, suivant un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor, l'une des encoches uniformément réparties d'un sta tor d'alternateur, contenant deux barres d'enroule ment de section circulaire.
La fi'g. 2 est une coupe partielle, suivant un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor, faite dans une encoche contenant deux barres de section rectangulaire.
La fig. 3 représente une coupe, suivant aussi un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor, faite dans une encoche du stator, les barres étant dé doublées.
Suivant l'exemple représenté sur la fig. 1, chaque barre d'enroulement 1 est composée de fils en métal, tel que le cuivre ou l'aluminium par exemple, ou en alliage conducteur, aussi purs que possible, d'un dia- mètre faible, par exemple une fraction de millimètre, isolés entre eux soit par une couche d'oxyde, soit par un émail ou un produit synthétique, et torsadés ensemble, de manière que la barre ait une certaine rigidité qui peut être accentuée par une imprégnation dans une résine thermodurcissable occupant les in terstices et que chacun d'eux occupe toutes les posi tions dans la hauteur de la barre,
réalisant ainsi une transposition équivalente à celle d'une barre clas sique, du type Roebel par exemple, ce qui permet de réduire sensiblement l'ensemble des pertes dues au courant dans la totalité de l'enroulement ; l'ensemble des fils conducteurs de chaque barre est entouré de segments 2 juxtaposés, en matériau présentant une grande résistance au passage de la chaleur, et en partie évidés de manière à constituer un ensemble de canaux 3 longitudinaux, en contact avec les con ducteurs électriques, dans lesquels circule un fluide à basse température qui assure le refroidissement des fils sur une grande surface ;
si c'est nécessaire, on prévoit un canal supplémentaire 4, dans l'axe de la barre, qui peut être obtenu par suppression d'un cer tain nombre de torons de fils, ainsi qu'un complé ment d'isolation thermique 5, constitué d'un ruban à grand pouvoir isolant recouvrant les segments 2, afin de diminuer l'importance des appareils cryogé- niques. Un isolant diélectrique 6 sépare les barres de la masse du circuit magnétique 7.
Les barres sont reliées aux collecteurs d'amenée et d'évacuation du fluide refroidisseur par l'inter médiaire de douilles appropriées raccordées à des tubes de préférence en matériau isolant, l'ensemble étant isolé du milieu extérieur par un recouvrement à faible conductibilité thermique ; les extrémités des barres et les douilles sont recouvertes par surcroît d'un isolant électrique ; une - connexion métallique entre ces dernières assure la liaison électrique entre les barres.
Ces dispositions, permettant de faire passer des courants intenses dans un petit volume de conduc teurs, présentent le double avantage de diminuer très sensiblement le volume des machines ainsi que leurs pertes globales, ou d'augmenter sensiblement leur puissance en maintenant leur poids et leur rende ment à des valeurs données.
Dans l'exemple de la fig. 2, les barres sont de forme rectangulaire ; elles peuvent être composées de fils, comme dans l'exemple de la fig. 1, ou de ru bans minces isolés entre eux comme les fils et dis posés de manière que l'empilage des rubans soit fait suivant la hauteur des encoches ; la compacité et la rigidité de ces barres composées de rubans peuvent être assurées par une imprégnation de résines ther modurcissables ; des cornières 8 sont appliquées aux angles de la barre afin de ménager des conduits 9 pour le passage du fluide refroidisseur ; les isolants thermique 5 et diélectrique 6 séparent les conduc teurs et le fluide de l'extérieur.
L'exemple de la fig. 3 concerne le cas où la lar geur des barres rend préférable leur division en deux parties 10 et 11 afin de mieux assurer leur refroidis sement. On retrouve les mêmes éléments que dans l'exemple de la fig. 2, avec un canal supplémentaire 12 en contact avec les deux parties de barre 10 et 11.