Machine dynamoélectrique perfectionnée. La présente invention a pour objet une machine dynamoélectrique perfectionnée. établie en vue d'un refroidissement des con ducteurs (l'induit.
Il est avantageux, pour maintenir aussi bas que possible les efforts mécaniques dans les rotor, d'alternateurs à haute fréquence. d'employer un organe rotatif formant induc teur de diamètre aussi petit que possible. Mais une réduction du diamètre de l'induc teur a cependant. pour conséquence que l'es pace disponible pour les enroulements d'in duit est également réduit..
Pour construire une machine de grande capacité, il est, par conséquent, désirable de prévoir des enroulements d'induit que l'on peut. faire fonctionner avec une plus grands densité de courant que celle qui a été em ployée jusqu'à présent, plutôt que d'aug menter le diamètre du rotor et d'augmenter ainsi l'espace disponible pour les enroule ments d'induit..
Le but de la présente invention est de réaliser un refroidissement efficace. des con ducteurs d'induit de façon qu'on puisse les taire travailler avec (les densités de courant plus fortes que cela n'a. été possible anté rieurement.
Dans ce but., la machine dynamoélectri- que perfectionnéo comporte au moins un noyau annulaire raimiré raclialement avec (les blocs-liornes rainurés montés tout. près (les extrémités adjacentes (les rainures du iioynu, et un enroulement d'induit disposé clans les rainures du noyau et. ayant.
ses ex trémités fixées clans les rainures desdits blocs-bornes. qui sont (le grande section transversale en comparaison de la section transversale conductrice <B>(le</B> l'enroulement.
Le dessin ci-joint représente, à titre (l'exemple, une forme d'exécution clé l'objet < le l'invention sous forme d'un alternateur à haute fréquence du type à fer tournant.
La fit-. i est une coupe verticale axiale partielle (le cet, alternateur à. haute fréquence; La fil. 2 est. une vue de côté partielle clés organes actifs clé la machine montrant la disposition clé l'enroulement d'induit.; La fig. 3 est une coupe horizontale par tielle faite à proximité du plan axial hori- zonal de la machine, montrant une partie d'un dispositif de refroidissement par li quide; La fig. 4 est une vue de côté d'une partie du dispositif de refroidissement, séparé de la machine;
La fig. 5 est une coupe transversale sui vant la ligne x-x de la fig. 4.
Comme on le voit sur le dessin, la ma chine représentée comporte un bâti annu laire 1 auquel se fixent à l'aide de vis 3 les têtes ou flasques latérales de bâti 2. Celles-ci portent des anneaux intérieurs 4 supportant les noyaux annulaires 5 qui sont, feuilletés circonférentiellement, les feuilles étant main tenues en place par des anneaux de fixation 6 et- 7. Le bâti 1, les flasques de bâti 2 et les parties 4, 5, 6 et 7 sont tous divisés suivant un plan axial horizontal pour la facilité de l'assemblage. Un inducteur magnétique mas sif 5 est monté sur l'arbre 9 et disposé de façon que sa partie périphérique renflée s'é tende entre les faces opposées des noyaux annulaires 5.
Un enroulement de champ 10 qui est concentrique à l'inducteur 8 est fixé au bâti i et le circuit magnétique de cet en roulement renferme le bâti 1, les anneaux 4. les noyaux annulaires 5 et la partie périphé rique renflée de l'inducteur 8. La partie pé riphérique renflée de l'inducteur 8 est pour vue sur les deux côtés de rainures approxi mativement radiales, comme cela est indiqué en pointillé à la fig. 1, de façon à former des pôles magnétiques vis-à-vis des faces: des noyaux annulaires feuilletés 5.
Pour éviter un tourbillonnement d'air excessif à la grande vitesse à laquelle- l'inducteur est destiné à marcher, les rainures de la partie périphé rique, renflée de l'inducteur 8 sont. com blées par des pièces non magnétiques 11 (fig. 2) fixées dans les rainures de toute ma nière appropriée.
Les intervalles d'air ou entrefers entre l'inducteur et. les noyaux annulaires feuilletés 5 se trouvant dansdes plans perpendiculairesà l'ase de l'inducteur 8 et ces entrefers peuvent être réglés par un déplacement ou ajuste ment des anneaux 4 par rapport aux flas- ques de bâti 2 â l'aide des boulons de ré glage 12.
L'enroulement de champ 10 est construit de préférence avec des proportions telles qu'il soit capable de réaliser de façon continue toute l'excitation de champ nécessaire à la marche à pleine charge clé la machine. hais pour plus de sécurité dans la marche et pour la continuité du fonctionnement, deux en roulemen[s de champ supplémentaires sont prévus, dont chacun supposé seul est, .lui aussi, suffisant. pour réaliser toute l'excita tion de la machine.
Chacun de ces enroule ments est. constitué de deux bobines de forme semi-circulaire, dont une seule, celle du haut, a été représentée au dessin en 13 et. qui comportent chacune deux branches semi-circulaires, l'une de celles-ci suivant la moitié correspondante de la. périphérie du bâti 1 à l'intérieur de celui-ci et l'autre la suivant, à l'extérieur du bâti. Ces bobines sont fixées au bâti 1 à l'aide de la pince inté rieure 1.4 et des pinces extérieures 15.
Les anneau: de fixation 6 et 7 sont tous deux pourvus de rebords 16, en saillie vers l'intérieur et vers l'extérieur, respectivement. Ces anneaux do fixation ainsi que les noyaux annulaires feuilletés 5 sont rainurés dans le sens radial, comme cela est représenté à la fig. 2. A cause des rebords des anneaux de fixation, les dents formées par- les rainures clans les faces clés anneaux clé fixation pré sentent des becs en saillie, radialement vers l'intérieur et vers l'extérieur.
L'enroulement d'induit 17 dans lequel est. induit. le courant à haute fréquence est. avantageusement for mé de conducteurs enroulés en zi_-za- clans les rainures des noyaux annulaires feuilletf's et des anneaux de fixation et passant der rière les becs en saillie des dents des an neaux de fixation, ces becs servant à. main tenir lesdits conducteurs en place avec sé curité.
Afin de diminuer jusqu'à -Lui minimum convenable le voltage auquel doit. résister l'isolation de l'enroulement d'induit, celui-ci est d'abord divisé en un certain nombre de circuits séparés; dans la fig. 2, on a représenté un des ces circuits complet ayant ses bornes en 18 et 19. Puis, chaque circuit est formé de deux couches de conducteur en zigzag et est trans posé, au milieu (le la zone qu'il occupe, de telle façon que les branches de conducteur situées au fond des rainures clans l'une des moitiés du circuit deviennent les branches de conducteur extérieures dans les rainures dans l'autre moitié du même circuit.
Les bornes 18 et 19 sont, formées (le blocs (le cuivre pourvus (le rainures destinées au pas sage des conducteurs d'induit et montés, avec interposition (l'une isolation (fig. 1), sur les anneaux de fixation 6 de façon que les rai nures de ces blocs correspondent avec des rainures dans l'anneau (le fixation 6 et vien nent aussi près que possible de celles-ci. Les extrémités dit conducteur d'induit sont fixées par soudure aux blocs-bornes 18 et 19 de telle sorte nue tout l'enroulement est et) bon contact avec le métal des anneaux de fixation pour la conduction de la chaleur. sauf pour les très petites parties entre les anneaux de fixation 6 et les blocs-bornes 18 et 19.
La chaleur produite dans ces courtes parties sera. rapidement transportée aux an neaux de fixation et aux blocs-bornes qui ont tous do grandes masses en comparaison de la masse dit conducteur d'induit combiné avec eux. 1.e courant est conduit, (les blocs bornes 18 et 19 à l'aide (le conducteurs lourds 20 et 21 aux bornes de connexion 22 et. 23 qui sont fixées aux têtes ou flasqueç de bâti 2.
Les moyens utjlisés pour le refroidisse ment des noyaux annulaires feuilletés com portent un faisceau annulaire de tubes 24 (fig. 4) qui sont disposés clans des rainures circonférentielles correspondantes prévue dans les noyaux annulaires 5 et dans les anneaux (le support 4; il y a un faisceau annulaire (le tubes (le refroidissement pour chaque noyau annulaire 5. Un liquide de refroidissement est fourni à ces faisceaux de Tubes annulaires au moyen de boîtes fore mant collecteurs 25 qui sont situées à l'ex térieur du bâti de la machine.
Chaque fai- sceau annulaire de tubes de refroidissement est divisé en cieux moitiés, supérieure et in férieure, comme cela est représenté aux fig. =t et 5, ces moitiés correspondant aux moitiés du bâti<B>(le</B> la machine.
Les collecteurs 25 reliés par paires aux extrémités des moitiés des faisceaux annulaires de tubes de refroi dissement sont, raccordés à des tuyaux 2C:
par lesquels le liquide de refroidissement petit être mis en circulation à l'aide d'une pompe ou d'un dispositif de circulation par la. pesanteur, le liquide étant amené, pour chaque moitié (le faisceau de tubes, clans un des collecteurs 25.
reliés à celle-ci, passant (le lit par les tubes de ladite moitié de fai sceau (le tubes et étant évacué par l'autre col lecteur 25, pour être maintenu ainsi en cir culation à travers les tubes de cette moitié de faisceau (le tubes. Lorsque les tubes de refroidissement.
sont. placés clans leurs rainures, ils y sont de préférence fixés à l'aide d'un ciment approprié établissant. une liaison convenable pour la conduction de la chaleur cidre les tubes et les parties (lui les portent.
Advanced dynamoelectric machine. The present invention relates to an improved dynamoelectric machine. established with a view to cooling the conductors (the armature.
It is advantageous, in order to keep the mechanical forces in the rotor as low as possible, of high frequency alternators. to use a rotating member forming an inductor of as small a diameter as possible. But a reduction in the diameter of the inducer has, however. as a result, the space available for the induction windings is also reduced.
To build a large capacity machine, it is, therefore, desirable to provide armature windings as possible. operate with a greater current density than has been employed heretofore, rather than increasing the diameter of the rotor and thereby increasing the space available for the armature windings.
The aim of the present invention is to achieve efficient cooling. armature conductors so that they can be silenced to work with (higher current densities than has previously been possible.
For this purpose, the improved dynamoelectric machine comprises at least one annular core rimmed with the grooved blocks mounted close by (the adjacent ends (the grooves of the iioynu, and an armature winding arranged in the grooves). of the nucleus and.
its ends fixed in the grooves of said terminal blocks. which are (the large cross section in comparison with the conductive cross section <B> (the </B> winding.
The accompanying drawing represents, by way of example, a key embodiment of the invention in the form of a high frequency alternator of the rotating iron type.
The fit-. i is a partial axial vertical section (the ce, high frequency alternator; Wire 2 is a partial side view of key active parts of the machine showing the key arrangement of the armature winding .; Fig. 3 is a horizontal sectional view taken near the axial horizontal plane of the machine, showing part of a liquid cooling device; Fig. 4 is a side view of part of the cooling device, separate from the machine;
Fig. 5 is a cross section taken along the line x-x of FIG. 4.
As can be seen in the drawing, the machine shown comprises an annular frame 1 to which the heads or side flanges of the frame 2 are fixed using screws 3. These carry internal rings 4 supporting the annular cores 5 which are, circumferentially laminated, the sheets being held in place by fixing rings 6 and- 7. The frame 1, the frame flanges 2 and the parts 4, 5, 6 and 7 are all divided along a horizontal axial plane for ease of assembly. A solid magnetic inductor 5 is mounted on the shaft 9 and arranged so that its swelling peripheral part extends between the opposite faces of the annular cores 5.
A field winding 10 which is concentric with the inductor 8 is fixed to the frame i and the magnetic circuit of this rolling element contains the frame 1, the rings 4. the annular cores 5 and the bulging peripheral part of the inductor 8 The bulging peripheral part of the inductor 8 is seen on both sides with approximately radial grooves, as indicated in dotted lines in FIG. 1, so as to form magnetic poles opposite the faces: laminated annular cores 5.
To avoid excessive air swirl at the high speed at which the inductor is intended to operate, the grooves of the peripheral, bulging portion of the inductor 8 are. filled with non-magnetic pieces 11 (fig. 2) fixed in the grooves in any suitable way.
The air gaps or air gaps between the inductor and. the laminated annular cores 5 lying in planes perpendicular to the ase of the inductor 8 and these air gaps can be adjusted by a displacement or adjustment of the rings 4 with respect to the frame flanges 2 using the setting bolts glage 12.
The field winding 10 is preferably constructed in such proportions that it is capable of continuously achieving all the field excitation necessary for full load operation of the machine. Hate for more safety in the walk and for the continuity of the operation, two additional rolling field [s] are provided, each of which, assumed alone, is also sufficient. to realize all the excitation of the machine.
Each of these windings is. consisting of two coils of semi-circular shape, only one of which, the top one, has been shown in the drawing at 13 and. which each have two semi-circular branches, one of them following the corresponding half of the. periphery of the frame 1 inside the latter and the other following it, outside the frame. These coils are fixed to the frame 1 using the internal clamp 1.4 and the external clamps 15.
The fixing rings 6 and 7 are both provided with flanges 16, projecting inward and outward, respectively. These fixing rings as well as the annular laminated cores 5 are grooved in the radial direction, as shown in FIG. 2. Because of the flanges of the retaining rings, the teeth formed by the grooves in the key faces of the retaining rings have protruding jaws, radially inward and outward.
The armature winding 17 in which is. induced. high frequency current is. advantageously formed of conductors wound in zi_-za- clans the grooves of the annular cores feuilletf's and of the fixing rings and passing der rière the protruding nozzles of the teeth of the fixing rings, these nozzles being used for. hand hold said conductors in place securely.
In order to decrease until -He minimum suitable the voltage to which must. resist the insulation of the armature winding, it is first divided into a number of separate circuits; in fig. 2, there is shown one of these complete circuits having its terminals at 18 and 19. Then, each circuit is formed of two layers of zigzag conductor and is transposed, in the middle (the area it occupies, in such a way that the conductor branches located at the bottom of the grooves in one half of the circuit become the outer conductor branches in the grooves in the other half of the same circuit.
The terminals 18 and 19 are formed (the blocks (the copper provided (the grooves intended for the pitch wise of the armature conductors and mounted, with interposition (the one insulation (fig. 1)), on the fixing rings 6 of so that the grooves of these blocks correspond with grooves in the ring (the fixing 6 and comes as close as possible to these. The ends said armature conductor are fixed by soldering to the terminal blocks 18 and 19 so that the entire winding is and) good contact with the metal of the fixing rings for heat conduction, except for the very small parts between the fixing rings 6 and the terminal blocks 18 and 19.
The heat produced in these short parts will be. quickly transported to the fixing rings and terminal blocks which all have large masses compared to the mass of the so-called armature conductor combined with them. 1. The current is conducted, (the terminal blocks 18 and 19 using (the heavy conductors 20 and 21 to the connection terminals 22 and. 23 which are fixed to the heads or flanges of the frame 2.
The means used for cooling the annular laminated cores comprise an annular bundle of tubes 24 (fig. 4) which are arranged in corresponding circumferential grooves provided in the annular cores 5 and in the rings (the support 4; there is an annular bundle (the tubes (the cooling for each annular core 5. A cooling liquid is supplied to these bundles of annular tubes by means of drilling manifolds 25 which are located outside the frame of the machine.
Each annular bundle of cooling tubes is divided into upper and lower halves, as shown in figs. = t and 5, these halves corresponding to the halves of the <B> frame (the </B> machine.
The manifolds 25 connected in pairs to the ends of the halves of the annular cooling tube bundles are, connected to pipes 2C:
by which the small coolant to be circulated using a pump or a circulation device by the. gravity, the liquid being brought, for each half (the bundle of tubes, in one of the collectors 25.
connected thereto, passing (the bed through the tubes of said half of the seal (the tubes and being discharged through the other drive neck 25, to be thus kept in circulation through the tubes of this half of the bundle ( the tubes When the cooling tubes.
are. placed in their grooves, they are preferably fixed there using an appropriate setting cement. a suitable connection for the conduction of heat cider tubes and parts (carry them.