EP3117507A1 - Machine electrique tournante - Google Patents

Machine electrique tournante

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Publication number
EP3117507A1
EP3117507A1 EP15711305.1A EP15711305A EP3117507A1 EP 3117507 A1 EP3117507 A1 EP 3117507A1 EP 15711305 A EP15711305 A EP 15711305A EP 3117507 A1 EP3117507 A1 EP 3117507A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
carcass
flange
liquid
cooled
cooling
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15711305.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Thierry Pera
Philippe Ciciliani
Bernard Corberand
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Moteurs Leroy Somer SAS
Original Assignee
Moteurs Leroy Somer SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Moteurs Leroy Somer SAS filed Critical Moteurs Leroy Somer SAS
Publication of EP3117507A1 publication Critical patent/EP3117507A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets

Definitions

  • the present invention relates to rotating electric machines with liquid cooling, and more particularly liquid-cooled electric motors, especially water.
  • some parts of a rotating machine may or may not require cooling.
  • it may be necessary to cool the pivot, and thus provide the bearings of a cooling system.
  • it may be superfluous to use cooled bearings.
  • the invention aims to further improve rotating electrical machines and reduce the diversity of parts constituting them to facilitate their maintenance and industrialization.
  • this carcass being cooled by a liquid cooling circuit, and having at least two connections communicating with this cooling circuit, the two connections allowing the supply and the return of coolant; flange when the latter is intended to be cooled by a circulation of the coolant.
  • the invention thus also relates to a range of at least two rotating machines according to the invention, the carcasses of the two machines being identical, at least one of the machines comprising a flange cooled by liquid and at least one other machine having a flange not cooled by liquid.
  • the subject of the invention is also a method for manufacturing a range of rotating electrical machines according to the invention, in which a plurality of identical carcasses is manufactured, and bearings are assembled on each carcass with liquid or non-liquid cooled bearings. needs ; in the case of a liquid cooling of the bearing it is connected to the connections of the carcass, and in the case of non-cooling of the bearing by liquid, the connections of the carcass are not used or connected to each other.
  • the two connections are preferably connected together to allow circulation of the coolant between them when the flange does not have to be cooled by circulation of the coolant. This makes it possible not to cut the liquid circulation circuit of the carcass.
  • the two connections are located near the corresponding flange.
  • the electric machine according to the invention may comprise two pairs of connectors, each for cooling a corresponding flange of the machine.
  • each pair of connectors may be located near the corresponding flange.
  • connection between the connections of the carcass and the corresponding flange preferably takes place using external conduits, preferably rigid. This can advantageously facilitate the removability of the latter, and the change of the bearings, while promoting the cooling of the liquid at the level of the pipes.
  • connection between the connections in the absence of liquid cooling of the flange is preferably performed by a single piece, attached to the carcass.
  • the use of a single piece limits the number of parts while limiting the risk of leakage.
  • the rotary electrical machine according to the invention is preferably a motor.
  • the engines using liquid circulation cooling are for example the engines used in naval applications.
  • the machine according to the invention can be such a motor, and the coolant can then be seawater.
  • FIG. 1 represents an example of a rotary electric machine according to the invention, comprising bearings cooled by a circulation of coolant, and
  • FIG. 2 represents an example of a rotating electrical machine comprising the carcass of the machine of FIG. 1 with bearings uncooled by a circulation of cooling liquid.
  • FIG. 1 shows a rotary electric machine 1, in this case a motor, comprising a carcass 10 constituting a relatively closed and sealed enclosure, preferably having a protection index with water IP55 or higher.
  • the carcass 10 is of elongated shape along an axis X, being closed at both ends by flanges 20 which define a front side and a rear side.
  • Each flange 20 carries a bearing 21, associated with a shaft 23 by means of bearings not shown.
  • the engine is cooled by a circulation of liquid F, for example water, which comes from an external source and enters the carcass 10 at an inlet 31, circulates in channels inside the carcass 10, passes at the level of connections 40, and leaves outward at an outlet 33.
  • liquid F for example water
  • the bearings are liquid-cooled, as illustrated in FIG. 1, the bearings comprise connectors 41 which are connected to the connections 40 of the carcass 10 via external conduits 50. The circulation of liquid then passes successively:
  • connections 40 of the carcass are connected to each other by means of a single piece 60 attached to the carcass 10, preferably in a leaktight manner. . In this way, the flow of liquid passes through the same parts of the carcass 10 as in the case illustrated in FIG.
  • the coolant is for example seawater.
  • the circulation of liquid makes it possible to cool the stator.
  • the invention is not limited to the example which has just been described and can in particular be applied to electric motors in non-marine applications.
  • the coolant can circulate in a closed loop between the engine and a cooling system of this liquid or alternatively in an open circuit, the water injected into the engine being released into the environment, which may be the case for example of cooling with seawater.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
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Abstract

Machine électrique tournante (1) comportant au moins un flasque (20) d'extrémité portant un palier (21), une carcasse (10) sur laquelle est rapporté le flasque (20) d'extrémité, cette carcasse (10) étant refroidie par un circuit de refroidissement liquide et présentant au moins deux raccords (40) communiquant avec ce circuit de refroidissement, les deux raccords (40) permettant l'alimentation et le retour en liquide de refroidissement du flasque (20) lorsque ce dernier est prévu pour être refroidi par une circulation du liquide de refroidissement.

Description

Machine électrique tournante
La présente invention concerne les machines électriques tournantes à refroidissement par liquide, et plus particulièrement les moteurs électriques à refroidissement par liquide, notamment de l'eau.
Selon les applications ou contraintes de conception, certaines parties d'une machine tournante peuvent nécessiter ou non un refroidissement. En particulier, dans le cas d'une carcasse comportant des paliers associés à une pivoterie, il peut être nécessaire de refroidir la pivoterie, et donc de pourvoir les paliers d'un système de refroidissement. A l'inverse, dans d'autres applications ou dans le cadre d'autres contraintes de conception, il peut être superflu d'utiliser des paliers refroidis.
Cette diversité d'applications rend difficile la construction de telles machines, ainsi que l'approvisionnement en pièces détachées inhérent à leur entretien.
L'invention vise à améliorer encore les machines électrique tournantes et à réduire la diversité des pièces les constituant afin de faciliter leur maintenance et industrialisation.
Elle y parvient grâce à une machine électrique tournante comportant :
au moins un flasque d'extrémité portant un palier,
une carcasse sur laquelle est rapporté le flasque d'extrémité, cette carcasse étant refroidie par un circuit de refroidissement liquide, et présentant au moins deux raccords communiquant avec ce circuit de refroidissement, les deux raccords permettant l'alimentation et le retour en liquide de refroidissement du flasque lorsque ce dernier est prévu pour être refroidi par une circulation du liquide de refroidissement.
La présence des deux raccords permet d'utiliser une même carcasse en combinaison avec des paliers refroidis par une circulation de liquide, ou en combinaison avec des paliers non refroidis. Cela permet une plus grande modularité et facilite grandement la fabrication, la maintenance et la gestion des pièces détachées des machines concernées.
L'invention a ainsi encore pour objet une gamme d'au moins deux machines tournantes selon l'invention, les carcasses des deux machines étant identiques, au moins l'une des machines comportant un flasque refroidi par liquide et au moins une autre des machines comportant un flasque non refroidi par liquide.
L'invention a encore pour objet un procédé de fabrication d'une gamme de machines électriques tournantes selon l'invention, dans lequel on fabrique une pluralité de carcasse identiques, et l'on assemble sur chaque carcasse des paliers refroidis par liquide ou non selon les besoins ; dans le cas d'un refroidissement par liquide du palier celui-ci est connecté aux raccords de la carcasse, et dans le cas d'un non refroidissement du palier par liquide, les raccords de la carcasse sont non utilisés ou raccordés entre eux.
Les deux raccords sont de préférence raccordés ensemble pour permettre la circulation du liquide de refroidissement entre eux lorsque le flasque n'a pas à être refroidi par une circulation du liquide de refroidissement. Cela permet de ne pas couper le circuit de circulation de liquide de la carcasse.
De préférence, les deux raccords sont situés à proximité du flasque correspondant.
La machine électrique selon l'invention peut comprendre deux paires de raccords, chacune pour le refroidissement d'un flasque correspondant de la machine. Dans ce cas, chaque paire de raccords peut être située à proximité du flasque correspondant.
La connexion entre les raccords de la carcasse et le flasque correspondant s'effectue de préférence à l'aide de conduites externes, de préférence rigides. Cela peut avantageusement faciliter l'amovibilité de ces dernières, et le changement des paliers, tout en favorisant le refroidissement du liquide au niveau des conduites.
La connexion entre les raccords en l'absence de refroidissement par liquide du flasque s'effectue de préférence par une pièce unique, rapportée sur la carcasse. L'utilisation d'une pièce unique permet de limiter le nombre de pièces tout en limitant le risque de perte d'étanchéité.
La machine électrique tournante selon l'invention est de préférence un moteur Les moteurs utilisant un refroidissement par circulation de liquide, sont par exemple les moteurs utilisés dans les applications navales. La machine selon l'invention peut être un tel moteur, et le liquide de refroidissement peut alors être l'eau de mer.
L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple non limitatif de mise en œuvre de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel :
- La figure 1 représente un exemple de machine électrique tournante selon l'invention, comportant des paliers refroidis par une circulation de liquide de refroidissement, et
- la figure 2 représente un exemple de machine électrique tournante comportant la carcasse de la machine de la figure 1 avec des paliers non refroidis par une circulation de liquide de refroidissement.
On a représenté à la figure 1 une machine électrique tournante 1, en l'espèce un moteur, comportant une carcasse 10 constituant une enceinte relativement fermée et étanche, présentant de préférence un indice de protection à l'eau IP55 ou supérieure. La carcasse 10 est de forme allongée selon un axe X, étant fermée à ses deux extrémités par des flasques 20 qui définissent un côté avant et un côté arrière.
Chaque flasque 20 porte un palier 21, associé à un arbre 23 par le biais de roulements non représentés.
Le moteur est refroidi par une circulation de liquide F, par exemple de l'eau, qui provient d'une source extérieure et pénètre dans la carcasse 10 au niveau d'une entrée 31, circule dans des canaux à l'intérieur de la carcasse 10, passe au niveau de raccords 40, et repart vers l'extérieur au niveau d'une sortie 33.
Dans le cas où les paliers sont refroidis par liquide, comme illustré à la figure 1 , les paliers comportent des raccords 41 qui sont connectés aux raccords 40 de la carcasse 10 par le biais de conduite externes 50. La circulation de liquide passe alors successivement :
par l'entrée 3 1,
par les canaux de la carcasse,
dans des canaux de palier par le biais des raccords 40 de la carcasse, des conduites externes 50, et des raccords 41 des paliers,
dans les canaux de la carcasse par le biais des raccords 41 des paliers, des conduites externes 50 et des raccords 40 de la carcasse, et
par la sortie 33.
Dans le cas où les paliers ne sont pas refroidis par liquide, comme illustré à la figure 2, les raccords 40 de la carcasse sont connectés entre eux par le biais d'une pièce unique 60 rapportée sur la carcasse 10, de préférence de façon étanche. De cette façon, la circulation de liquide passe par les mêmes parties de la carcasse 10 que dans le cas illustré à la figure 1.
La perte de charge n'étant pas la même selon que le liquide circule à la fois dans la carcasse et dans les paliers ou uniquement dans la carcasse, on veillera à ajuster la pression en entrée, si nécessaire.
Dans le cas de moteurs utilisés dans des applications marines, le liquide de refroidissement est par exemple de l'eau de mer. La circulation de liquide permet de refroidir le stator.
L'invention n'est pas limitée à l'exemple qui vient d'être décrit et peut notamment s'appliquer à des moteurs électriques dans des applications autres que marines. Le liquide de refroidissement peut circuler en boucle fermée entre le moteur et une installation de refroidissement de ce liquide ou en variante en circuit ouvert, l'eau injectée dans le moteur étant rejetée dans l'environnement, ce qui peut être le cas par exemple d'un refroidissement avec de l'eau de mer.
L'expression « comportant » doit être comprise comme étant synonyme de « comprenant au moins », sauf si le contraire est spécifié.

Claims

REVENDICATIONS
1. Machine électrique tournante (1) comportant :
au moins un flasque (20) d'extrémité portant un palier (21), une carcasse (10) sur laquelle est rapporté le flasque (20) d'extrémité, cette carcasse (10) étant refroidie par un circuit de refroidissement liquide et présentant au moins deux raccords (40) communiquant avec ce circuit de refroidissement, les deux raccords permettant l'alimentation et le retour en liquide de refroidissement du flasque lorsque ce dernier est prévu pour être refroidi par une circulation du liquide de refroidissement.
2. Machine selon la revendication 1 , les deux raccords (40) étant raccordés ensemble pour permettre la circulation du liquide de refroidissement entre eux lorsque le flasque n'a pas à être refroidi par une circulation du liquide de refroidissement.
3. Machine selon l'une des revendications précédentes, les deux raccords (40) étant situés à proximité du flasque correspondant.
4. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant deux paires de raccords (40), chacune pour le refroidissement d'un flasque correspondant de la machine.
5. Machine selon la revendication précédente, chaque paire de raccords (40) étant située à proximité du flasque correspondant.
6. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, la connexion entre les raccords (40) de la carcasse et le flasque s' effectuant à l'aide de conduites externes (50).
7. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, la connexion entre les raccords (40) en l'absence de refroidissement par liquide du flasque s' effectuant par une pièce unique (60) rapportée sur la carcasse.
8. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, constituant un moteur.
9. Gamme d'au moins deux machines électriques tournantes (1), chacune telle que définie à l'une quelconque des revendications précédentes, les carcasses des deux machines étant identiques, au moins l'une des machines comportant un flasque refroidi par liquide et au moins une autre des machines comportant un flasque non refroidi par liquide.
10. Procédé de fabrication d'une gamme de machines électriques tournantes (1) telle que définie à la revendication 9, dans lequel on fabrique une pluralité de carcasses identiques, et l'on assemble sur chaque carcasse des paliers refroidis par liquide ou non selon les besoins, dans le cas d'un refroidissement par liquide du palier celui-ci est connecté aux raccords de la carcasse, et dans le cas d'un non refroidissement du palier par liquide, les raccords de la carcasse sont non utilisés ou raccordés entre eux.
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