EP3878081A1 - Rotor a cage d'ecureuil et machine electrique asynchrone comprotant un tel rotor - Google Patents

Rotor a cage d'ecureuil et machine electrique asynchrone comprotant un tel rotor

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Publication number
EP3878081A1
EP3878081A1 EP19795574.3A EP19795574A EP3878081A1 EP 3878081 A1 EP3878081 A1 EP 3878081A1 EP 19795574 A EP19795574 A EP 19795574A EP 3878081 A1 EP3878081 A1 EP 3878081A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
short
diameter
circuit
ring
groove
Prior art date
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Pending
Application number
EP19795574.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Christophe Galmiche
Remy Muller
Pierre Humbert
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.)
GE Energy Power Conversion Technology Ltd
Original Assignee
GE Energy Power Conversion Technology Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by GE Energy Power Conversion Technology Ltd filed Critical GE Energy Power Conversion Technology Ltd
Publication of EP3878081A1 publication Critical patent/EP3878081A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/021—Magnetic cores
    • H02K15/023—Cage rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02—Asynchronous induction motors
    • H02K17/16—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02—Asynchronous induction motors
    • H02K17/16—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
    • H02K17/168—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors having single-cage rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/24—Casings; Enclosures; Supports specially adapted for suppression or reduction of noise or vibrations

Definitions

  • the present invention relates to asynchronous rotating electrical machines with squirrel cage and relates more particularly to a device for retaining short-circuit crowns incorporated in a rotor of the machine.
  • the present invention also relates to a rotary electric machine comprising such a rotor.
  • the rotor of an asynchronous rotating electric machine operating at peripheral speeds lower than 200 m / s comprises short-circuit crowns connected to conductive bars inserted in the magnetic mass of the rotor to form a squirrel cage, the crowns short-circuit and the busbars being generally made of copper or copper alloy.
  • FIG. 1 represents a partial view of a rotor 1 comprising a magnetic mass 2 enclosing a shaft 3.
  • the magnetic mass 2 comprises magnetic sheets 4 sandwiched between clamping plates 5 and conductive bars 6.
  • the rotor 1 also comprises a short-circuit ring 7 in contact or not with the face of the clamping plate 5 opposite to that in contact with the magnetic sheets 4.
  • the conductor bar 6 is inserted into the short-circuit ring 7 so as to hold the ring 7 and to form a squirrel cage.
  • a retaining ring 8 encircles the short-circuit crown 7 to prevent the short-circuit crown from being projected out of the rotor 1 under the effect of centrifugal force.
  • the retaining ring 8 is generally made of non-magnetic steel to prevent overheating of the retaining ring under the effect of magnetic fields generated by stator coils.
  • the retaining ring 8 is generally made of stainless steel.
  • Stainless steel has very low non-magnetic characteristics and high mechanical characteristics, in particular a high elastic limit, so that the stainless steel retaining ring 8 retains the much more massive short-circuit crown 7 under the effect of centrifugal force. than the retaining ring 8.
  • the radial thickness of the retaining ring 8 is thinner than the radial thickness of the short-circuit ring 7 to leave sufficient radial thickness at the short-circuit ring for the passage of an electric current from the busbars 6.
  • the busbars are arranged as close as possible to the peripheral surface of the magnetic mass. As the busbars are in contact with the short circuit discs, the outer radial thickness of material available to hold the short circuit discs under the effect of centrifugal force in a radial direction is reduced. Consequently, the peripheral speed of the rotor is limited to avoid the rupture of the material maintaining on their outside diameter only the short-circuit crowns under the effect of centrifugal force.
  • short-circuit crowns do not have a retaining shoulder under the bus bars.
  • the crown holding surface is limited, reducing the peripheral speed of the rotor to avoid breakage of the pins by shearing.
  • the rod passage hole weakens the magnetic mass.
  • the radial holding surface of the short-circuit crown is limited to prevent breaking of the rod by shearing and bending in the radial direction under the effect of centrifugal force.
  • US9130434 discloses short-circuit crowns held by tabs. However, the peripheral speed of the rotor is limited so as not to damage the holding tabs by shearing and bending under the effect of centrifugal force.
  • the devices for holding short-circuit crowns known in the prior art are suitable for peripheral rotor speeds of the order of 1 10 m / s.
  • the invention proposes a rotor for an asynchronous rotating electrical machine with a squirrel cage comprising two compaction elements enclosing a cylindrical magnetic mass, short-circuit crowns facing the face of the opposite compaction elements. to that in contact with the magnetic mass, and conductive bars housed in housings of the magnetic mass and uniformly distributed over at least one diameter of the magnetic mass so that the short-circuit rings and the conductive bars form a cage d 'squirrel.
  • Retaining means distributed over at least one diameter of each short-circuit ring and over at least one diameter of each compaction element cooperate to secure the short-circuit crowns and the compaction elements, the installation diameters of the means retaining on the crowns and the compaction elements being less than the installation diameter of the conductive bars.
  • the retaining means comprise a groove on the at least one diameter of the compaction element, a heel on the at least one diameter of the short-circuit crown so that the heel fits into the groove to form a shoulder and screws distributed uniformly over at least one diameter of the short-circuit crown to secure the short-circuit crown and compaction element.
  • the retaining means further comprise a second groove on a second diameter of the compaction element and a second heel on a second diameter of the short-circuit crown so that the second heel fits into the second groove to form a second shoulder, the second diameters being less than the first diameters.
  • the rotor further comprises screws distributed over a second diameter of the short-circuit ring, the screws on said second diameter passing through the heel.
  • the retaining means comprise a groove on the at least one diameter of the short-circuit crown, a heel on the at least one diameter of the compaction element so that the heel is embedded in the groove to form a shoulder and screws distributed uniformly over at least one diameter of the short-circuit ring to secure the short-circuit ring and the compaction element.
  • the retaining means further comprise a second groove on a second diameter of the compaction element so that one end of the short-circuit ring is embedded in the second groove to form a second shoulder, the second diameter being less than the first diameter.
  • holes are uniformly distributed over a diameter of the short-circuit ring to house the conductive bars, the diameter of implantation of the bars in the ring short-circuit being less than the implantation diameter of the conductive bars in the magnetic mass to achieve a radial bending preload of the conductive bars.
  • holes are uniformly distributed over a diameter of the short-circuit ring to accommodate the conductive bars in the magnetic mass, the holes being coaxial with the housings of the conductive bars, the holes having a dimension less than one dimension of the conductive bars so that when the bars are inserted into the holes, a knurled end of each conductive bar is deformed to create an electrical contact between said bar and the short-circuit ring.
  • the retaining means at each end of the rotor are of different types.
  • the retaining means comprise a groove on the at least one diameter of the short-circuit crown, a retaining crown comprising on at least one diameter a heel so that the heel is embedded in the groove to form a shoulder and so that the face of the retaining ring opposite to that facing the short-circuit ring is in contact with the compaction element, and screws distributed uniformly over at least one diameter of the retaining ring for secure the retained crown and the compaction element.
  • the retaining means comprise a retaining ring secured to the compaction element by screws uniformly distributed over at least one diameter of the retaining crown and comprising a groove over at least one diameter, the short crown -circuit comprising a heel over at least one diameter located on the face opposite to that opposite the compaction element so that the heel is embedded in the groove so as to maintain the short-circuit crown.
  • the short-circuit crown further comprises a second retaining heel opposite the retaining heel and the compaction element comprises a second groove cooperating with the second retaining heel.
  • the retaining means further comprise a heel on a diameter of the retaining ring fitting into a groove of the compaction element so as to form a shoulder, the heel being located between the axis of rotation of the rotor. and the installation diameter of the fixing screws.
  • the retaining means further comprise a second groove on at least one diameter of the retaining ring and a second heel on a second diameter of the short-circuit ring located on the face opposite to that facing the compaction element so that the second heel is embedded in the second groove so as to maintain the short-circuit crown.
  • the retaining means comprise a retaining ring secured to the compaction element by screws uniformly distributed over at least one diameter of the retaining ring and comprising a groove over at least one diameter, the short-circuit crown comprising a groove on at least one diameter situated on the face opposite that of the compaction element, and a retaining ring comprising a face in contact with the compaction element and a groove on the face opposite to that in contact with the compaction element so that the ends of the retaining ring fit into the grooves of the short-circuit ring and the retaining ring.
  • the ends of the busbars are soldered to the short-circuit rings.
  • the rotor further comprises a strapping ring surrounding the short-circuit crown, the strapping ring preferably being non-magnetic, for example made of stainless steel.
  • electrical insulation means are arranged under the screw head and / or along the body of the screw and / or between the short-circuit ring and the compaction element.
  • the compaction element comprises a clamping plate or a compaction flange of a non-through half-shaft.
  • an asynchronous rotating squirrel cage electrical machine comprising a rotor as described above.
  • FIG. 2 illustrates an embodiment of an asynchronous rotating electrical machine
  • FIGS. 3 and 4 illustrate a partial section along an axial direction of a first embodiment of the rotor
  • FIG. 5 illustrates a partial section along an axial direction of a second embodiment of the rotor
  • FIG. 6 illustrates a partial section along an axial direction of a third embodiment of the rotor
  • FIG. 7 illustrates a partial section along an axial direction of a fourth embodiment of the retaining means
  • - Figure 8 illustrates a partial section along an axial direction of a fifth embodiment of the retaining means
  • FIG. 9 illustrates a partial section along an axial direction of a sixth embodiment of the retaining means
  • FIG. 10 illustrates a partial section along an axial direction of a seventh embodiment of the retaining means
  • FIG. 1 1 illustrates a partial section along an axial direction of an eighth embodiment of the retaining means
  • FIG. 12 illustrates a partial section along an axial direction of a ninth embodiment of the retaining means
  • FIG. 13 illustrates a partial section along an axial direction of a tenth embodiment of the retaining means
  • FIG. 14 illustrates a partial section along an axial direction of an eleventh embodiment of the retaining means
  • FIG. 15 illustrates a partial section along an axial direction of a twelfth embodiment of the retaining means
  • FIG. 16 illustrates a partial section along an axial direction of a thirteenth embodiment of the retaining means
  • FIG. 17 illustrates a partial section along an axial direction of a fourteenth embodiment of the retaining means
  • FIG. 18 illustrates a partial section along an axial direction of a fifteenth embodiment of the retaining means.
  • - Figure 19 illustrates a partial section along an axial direction of a sixteenth embodiment of the retaining means
  • - Figure 20 illustrates a partial section along an axial direction of a seventeenth embodiment of the retaining means.
  • FIG. 2 which illustrates an embodiment of an asynchronous rotating electrical machine 9 comprising a stator 10, bearings 1 1 and a rotor 12 inserted in the stator 10 and the bearings 1 1.
  • the rotor 12 comprises a rotor shaft 13 made for example of steel, of axis (A) coincident with the axis of rotation of the rotor 12.
  • FIGS. 3 and 4 illustrate a partial view of a first embodiment of the rotor 12 and a partial section along an axial direction of the rotor.
  • the rotor 12 comprises a cylindrical magnetic mass 14 sandwiched between two compaction elements comprising compaction plates 15, short-circuit rings 16 in contact with the face of the compaction plates 15 opposite to that in contact with the magnetic mass 14 comprising laminated magnetic sheets 18.
  • the thickness of the magnetic sheets 18 is preferably less than 2 mm, preferably 0.65 mm or 0.5 mm.
  • the magnetic mass 14 may comprise metal plates, the thickness of the metal plates preferably being greater than 5% of the outside diameter of the magnetic mass 14.
  • the magnetic mass 14 can comprise a one-piece steel body.
  • the magnetic mass 14, the compaction plates 15 and the short-circuit rings 16 are crossed by the shaft 13.
  • Conductor bars 17 are housed in housings of the magnetic mass and uniformly distributed over at least one diameter dl 7 of the magnetic mass so that the short-circuit rings 16 and the conductive bars 17 form a squirrel cage.
  • the short-circuit rings 16 and the conductive bars 17 are made, for example, of copper or of alloyed copper.
  • the short-circuit ring 16 includes a hole 16a coaxial with the housing of the conductive bar 17 so that the bar 17 is inserted into the ring 16.
  • the rotor 12 further comprises retaining means comprising a groove 19 on a diameter d 19 of the compaction plate 15, a heel 20 on a diameter d20 of the short-circuit ring 16 so that the heel 20 is embedded in the groove 19 to form a shoulder, and screws 21 distributed uniformly over a diameter d2 l of the short-circuit ring 16 to secure the short-circuit ring 16 and the compaction plate 15.
  • the implantation diameters d20 of the heel 20 and d 19 of the groove 19 are less than the diameter dl 7 of implantation of the conductive bars 17.
  • the screws 21 are located between the heel 20 and the installation diameter of the busbars.
  • FIG. 5 illustrates a partial section along an axial direction of a second embodiment of the rotor 12.
  • the rotor 12 with a non-traversing shaft comprises two half-shafts 22 comprising compaction elements comprising compaction flanges 23 enclosing a cylindrical magnetic mass 24 and the short-circuit rings 16 in contact with the face of the compaction flanges 23 opposite to that in contact with the magnetic mass 24 comprising laminated magnetic sheets 25.
  • the thickness of the magnetic sheets 25 is preferably less than 2 mm, preferably 0.65 mm or 0.5 mm.
  • the magnetic mass 24 may comprise metal plates, the thickness of the metal plates preferably being greater than 5% of the outside diameter of the magnetic mass 24.
  • the magnetic mass 24 can comprise a one-piece steel body.
  • the conductive bars 17 are housed in housings of the magnetic mass 24 and distributed uniformly over a diameter dl 7a of the magnetic mass 24 so that the short-circuit crowns 16 and the conductive bars 17 form a squirrel cage.
  • the conductive bar 17 is inserted into the hole l 6a of the short-circuit ring 16.
  • the magnetic mass 24 further comprises tie rods 26 connecting the two half-shafts to keep the magnetic mass 24 compacted.
  • the tie rods 26 are distributed uniformly over a diameter d26 of the magnetic mass 24.
  • the rotor 12 further comprises retaining means comprising a groove 27 on a diameter d27 of the compaction flange 23, a heel 28 on a diameter d28 of the short-circuit ring 16 so that the heel 28 is embedded in the groove 27 to form a shoulder, and screws 29 distributed uniformly over a diameter d29 of the short-circuit ring 16 to secure the short-circuit ring 16 and the compaction flange 23.
  • the implantation diameters d28 of the heel 28 and d27 of the groove 27 are less than the diameter dl 7a of implantation of the conducting bars 17.
  • the implantation diameter d26 of the tie rods 26 is less than the implantation diameter of the retaining means.
  • the screws 29 are located between the heel 28 and the installation diameter of the busbars.
  • FIG. 6 illustrates a partial section along an axial direction of a third embodiment of the rotor 12 comprising the short-circuit crown 16 and a compaction element 30.
  • the compaction element 30 may comprise the compaction plate 15 if the rotor 12 is with a through shaft or the compaction flange 23 if the rotor 12 is with a non-through shaft or an end of the metal body if the magnetic mass of the rotor 12 is monobloc.
  • the compaction element 30 includes one end of the magnetic mass.
  • the third embodiment of the rotor 12 further comprises a second embodiment of the retaining means.
  • the retaining means comprise a groove 3 1 on a diameter of the compaction element 30, a heel 32 on a diameter of the short-circuit ring 16 so that the heel 32 is embedded in the groove 3 1 to form a shoulder, and screws 33 distributed uniformly over a diameter of the short-circuit ring 16 to secure the short-circuit ring 16 and the compaction element 30.
  • the screws 33 pass through the heel 32.
  • the implantation diameters of the heel 32 and of the groove 3 1 are less than the implantation diameter of the conductive bars 17.
  • the section of the heel and of the groove is rectangular.
  • the section of the heel and the groove may be of various shapes, in particular trapezoidal as illustrated in FIG. 7 illustrating a partial section in an axial direction of a fourth embodiment of the retaining means.
  • the retaining means comprise a groove 34 of trapezoidal section on a diameter of the compaction element 30, a heel 35 of trapezoidal section on a diameter of the short-circuit ring 16 so that the heel 35 is embedded in the groove 34 to form a shoulder, and screws 36 distributed uniformly over a diameter of the short-circuit ring 16 to secure the short-circuit ring 16 and the compaction element 30.
  • the implantation diameters of the heel 35 and of the groove 34 are less than the implantation diameter of the conductive bars 17.
  • the trapezoidal section of the heels 35 and groove 34 ensures self-centering of the heel 35 in the groove 34 during the assembly of the short-circuit ring 16 in the compaction element 30.
  • the screws 36 are located between the heel 35 and the installation diameter of the busbars.
  • the screws 36 pass through the heel 35.
  • FIG. 8 illustrates a partial section in an axial direction of a fifth embodiment of the retaining means.
  • the retaining means comprise a groove 37 on a diameter of the compaction element 30, a heel 38 on a diameter of the short-circuit ring 16 so that the heel 38 fits into the groove 37 to form a shoulder and screws 39 distributed uniformly over a diameter of the short-circuit ring 16 to secure the short-circuit ring 16 and the compaction element 30.
  • the screws 39 are located between the heel 38 and the implantation diameter of the busbars.
  • Each screw head 39 is housed in a counterbore 40 of the short-circuit ring 16 so that the screw head is held in a radial direction under the effect of centrifugal force.
  • the retaining means further comprise screws 41 distributed over a second diameter of the short-circuit crown 16.
  • the screws 41 distributed over the second diameter pass through the heel 38 and are housed in countersinks of the short-circuit crown for radial support under the effect of centrifugal force.
  • the short-circuit ring 16 is held by two rows of screws 39 and 41 distributed over different diameters increasing the holding pressure of the ring 16 against the compaction element 30 compared to the embodiments of the means used described above.
  • the short-circuit ring 16 may include a recess 42 on its surface in contact with the element 30 which is located on a diameter greater than the heel 38 so as to increase the contact pressure of the heel 38 in the bottom of the groove 37 .
  • the embodiments described above can be combined, the embodiments described in Figures 4, 5, 6 and 7 can further comprise screws distributed over a second diameter of the short-circuit ring and / or a recess 42 as illustrated in FIG. 8, the embodiments illustrated in FIGS. 4, 5, 6 and 8 can have a trapezoidal section as illustrated in FIG. 7.
  • FIG. 9 illustrates a partial section in an axial direction of a sixth embodiment of the retaining means.
  • the retaining means further comprise a second groove 42 on a second diameter of the compaction element 30 and a second heel 43 on a second diameter of the short-circuit ring 16 so that the second heel 43 is embedded in the second groove 42 to form a second shoulder, the second diameters being less than the first diameters.
  • the short circuit ring 16 is held in the compaction element 30 by two shoulders increasing the radial support of the short circuit ring 16 under the effect of centrifugal force.
  • the depth of the grooves 34 and 42 can be reduced compared to the embodiments describing that a single groove in order to increase the rigidity of the compaction element 30.
  • the retaining means may include more than two shoulders.
  • the shoulders have for example a trapezoidal or rectangular section.
  • the compaction element 15, 23, 30 has the same outside diameter as the outside diameter of the short-circuit ring 16.
  • the outside diameter of the compaction element 15, 23, 30 is less than the outside diameter of the short-circuit ring 16.
  • FIG. 10 illustrates a partial section in an axial direction of a seventh embodiment of the retaining means.
  • the retaining means comprise a groove 45 on a diameter of the short-circuit crown 16, a heel 46 on a diameter of the compaction element 44 so that the heel 46 is embedded in the groove 45 to form a shoulder and screws 47 distributed uniformly over a diameter of the short-circuit crown 16 to secure the short-circuit crown and the compaction element, the screws being engaged in the heel 46.
  • Figure 1 1 illustrates a partial section along an axial direction of an eighth embodiment of the retaining means.
  • the retaining means further comprise a second groove 46a on a second diameter of the compaction element 44 so that one end 48 of the short-circuit ring 16 fits into the second groove to form a second shoulder, the second diameter being less than the first diameter.
  • the retaining means further comprise screws distributed over a second diameter of the crown to secure the short-circuit crown and the compaction element, the second implantation diameter of the screws being less than the first diameter screws.
  • FIG. 12 illustrates a partial section in an axial direction of a ninth embodiment of the retaining means.
  • a compaction element 49 is inserted between the magnetic mass 14 and the short-circuit ring 16 differing from the compaction element 44 in that it comprises a groove 50 on a diameter of the compaction element 49 so that the heel 20 is embedded in the groove 50 to form a shoulder.
  • the installation diameter dl 6a of the holes l 6a in the short-circuit ring is less than the installation diameter dl 7 of the busbars 17 in the magnetic mass 14.
  • the holes 16a are not coaxial with the installation diameter of the conductive bars, preferably cylindrical.
  • the conductive bar 17 undergoes a bending preload in the hole l 6a by the force of the screws 21 to establish electrical contact with the short-circuit ring and to avoid sparks when starting the rotating electric machine 9, the centrifugal force when starting not being sufficient to establish good electrical contact.
  • the end of the conductive bars 17 inserted in the holes l 6a has knurling so that the ends of the knurl have a diameter greater than the diameter of the holes l 6a.
  • FIG. 13 illustrates a partial section in an axial direction of a tenth embodiment of the retaining means different from the ninth embodiment of the retaining means illustrated in FIG.
  • the short-circuit crown 16 comprises a countersink 5 1 in which is housed the screw head 21 to ensure the radial maintenance of the screw head under the effect of centrifugal force
  • the hole l 6a and the conductive bar 17 comprise an inclined face 16b and l 7a so that when the bar 17 is inserted into the hole l 6a, the inclined faces come into contact to establish electrical contact between the short-circuit ring 16 and the bar 17 and avoid sparks when the electric machine starts rotating 9.
  • the bending preload of the bars 17 is carried out by the heel retaining means 20 in the groove 50 preventing the short-circuit ring 16 from deforming radially outwards under the effect of the forces bending bars 17.
  • the conductive bars 17 are inserted in the short-circuit rings 16, thus allowing the axial thermal expansion of the bars 17 to be free.
  • the conductive bars 17 can be brazed on the short-circuit rings 16.
  • the retaining means described in the following are suitable for brazing the busbars 17 on the short-circuit rings or for inserting the bars 17 in the holes l 6a.
  • FIG. 14 illustrates a partial section in an axial direction of an eleventh embodiment of the retaining means in which the conductive bars 17 are brazed on a short-circuit ring 5 1.
  • the short-circuit crown 5 1 is no longer directly in contact with one face of a compaction element 52.
  • the outer diameter d52 of the compaction element 52 is determined so that the outer periphery of the compaction element does not come into contact with the busbars 17.
  • the retaining means comprise a groove 53 on a first diameter of the short-circuit ring, a retaining ring 54 comprising on at least one diameter a heel 55 and screws 56 uniformly distributed over at least one diameter of the retaining ring to secure the retained crown and the compaction element, the screws 56 being placed under the inside diameter of the short-circuit crown.
  • the retaining ring 54 is inserted between the short-circuit ring 5 1 and the compaction element 52.
  • the heel 55 is embedded in the groove 53 to form a shoulder and so that the face of the retaining ring 54 opposite to that in contact with the short-circuit crown 5 1 is in contact with the compaction element 52 and secured by the screws 56.
  • the screws 56 are assembled to secure the retaining crown 54 and the compaction element 52, and retaining the crown 5 1 by the heel 55 embedded in the groove 53.
  • FIG. 15 illustrates a partial section in an axial direction of a twelfth embodiment of the retaining means in which the conductive bars 17 are soldered on a short-circuit ring 5 1.
  • This embodiment is different from the previous embodiment in that the heads of the screws 56 are each arranged in a countersink 57 of the retaining ring 54 for the radial maintenance of the heads of the screws 56 under the effect of centrifugal force, the retaining crown has a groove 58 on a diameter, the short-circuit crown 5 1 has a heel 59 on a diameter located on the face opposite to that in contact with the compaction element 52 so that the heel 59 s 'recessed in the groove 58 to form a shoulder so as to maintain the short-circuit crown 5 1 under the effect of centrifugal force.
  • the retaining ring 54 is retained under the effect of centrifugal force by its end in contact with the compaction element 52, the retaining ring 54 coming to be embedded in a countersink 52a of the compaction element 52.
  • FIG. 16 illustrates a partial section along an axial direction of a thirteenth embodiment of the retaining means in which the conductive bars 17 are soldered to a short-circuit ring 5 1, or alternatively, the conductive bars 17 are inserted into the holes l 6a of the short-circuit ring 16.
  • This embodiment is different from the previous embodiments in that the short-circuit crown 16, 5 1 comprises a second retaining heel 59a opposite to the retaining heel 59 and the compaction element 52 comprises a second cooperating groove 58a with the second retaining heel 59a.
  • the second groove 58a also cooperates with the end of the retaining ring 54 which is received in the groove 58a.
  • the retaining ring 54 is fixed by the screws 56 to the compaction element 52 which ring is in radial abutment against the heel 59a.
  • the short-circuit ring 16, 5 1 comprises two opposite retaining heels 59 and 59a which are embedded in the respective grooves 58 and 58a of the retaining ring 54 and the compaction element 52.
  • the end of the retaining ring 54 comprises a retaining heel 62 which fits into a second groove 63 of the comapction element 52.
  • the fixing screws 56 are situated on a diameter greater than the diameter from the second gorge 63.
  • the advantage of a short-circuit crown comprising two opposite retaining heels 59 and 59a, as shown in FIG. 16, is that the short-circuit crown is better retained by its two heels under the effect of force. centrifugal, allowing the rotor 12 to rotate at higher rotational speeds.
  • FIG. 17 illustrates a partial section in an axial direction of a fourteenth embodiment of the retaining means in which the conductive bars 17 are soldered on a short-circuit ring 5 1.
  • the retaining means comprise a groove 60 on a diameter of the face of the short-circuit ring 5 1 opposite the compaction element 52, the retaining ring 54 has a heel 61 fitting into the groove 60 to form a retaining shoulder, the head of the screws 56 not being housed in a counterbore of the retaining ring 54.
  • the retaining means further comprise a heel 62 on a diameter of the retaining ring 54 fitting into a groove 63 of the compaction element 52 so as to form a shoulder, the heel 62 being located between the axis of rotation of the rotor and the installation diameter of the fixing screws 56.
  • the internal diameter 5 l a of the short-circuit crown 5 1 is conical and cooperates with the conical external diameter 54a of the retaining crown 54, ensuring self-centering of the heel
  • FIG. 18 illustrates a partial section in an axial direction of a fifteenth embodiment of the retaining means in which the conductive bars 17 are soldered on a short-circuit ring 5 1.
  • the retaining means further comprise a second groove 64 on a second diameter of the retaining crown 54 and a second heel 65 on a second diameter of the crown short-circuit 5 1 located on the face opposite to that in contact with the compaction element 52 so that the second heel 65 is embedded in the second groove 64 so as to form a second shoulder and to maintain the crown short circuit.
  • the retaining grooves can be machined to obtain better coaxiality with the two heels of the retaining ring 54.
  • FIG. 19 illustrates a partial section along an axial direction of a sixteenth embodiment of the retaining means in which the conductive bars 17 are brazed on a short-circuit ring 5 1.
  • the retaining means further comprise a retaining ring 66 comprising a face in contact with the compaction element 52 and a groove 67 on the face opposite to that in contact with the compaction element so that the ends 68 and 69 of the retaining ring fit into the grooves 53 and 58 of the short-circuit ring 5 1 and of the retaining ring 54.
  • This embodiment like those described in FIGS. 14 to 18, allows the brazing of the bars 17 on the short-circuit ring 5 1 with free radial thermal expansion of the short-circuit ring during the brazing operation, the means for retaining centrifugal force being produced by assembling the retaining ring 54 in the compaction element 52 after the brazing operation when the temperature of the short-circuit ring has returned to ambient temperature.
  • each end of the rotor may include retaining means of the same type or retaining means of different types.
  • the retaining means comprising two grooves or two fixing heels or two rows of fixing screws on the crown of short-circuits are particularly suitable for a peripheral speed of the rotor less than 160 m / s.
  • peripheral rotation speed of the rotor is greater than 160 m / s and up to 200 m / s, it is necessary to encircle the short-circuit crowns, in addition to the retaining means described above.
  • the crown is segmented, the segments of the crown being separated by a circumferential expansion clearance.
  • the segments are electrically connected to each other for example by brazed connections, welded or preferably screwed onto the crown.
  • FIG. 20 illustrates a partial section in an axial direction of a seventeenth embodiment of the retaining means comprising a strapping of the short-circuit crown 5 1.
  • This embodiment is different from that illustrated in FIG. 17 in that the short-circuit ring comprises a housing 70 opening onto the external periphery of the ring.
  • a strapping ring 71 is inserted into the housing 70 to maintain the short-circuit ring 5 1 under the effect of centrifugal force.
  • the strapping ring 71 is made of a non-magnetic material to prevent it from heating up under the effect of the magnetic field induced by the stator coils.
  • the strapping ring 71 is made for example of stainless steel.
  • retaining means can include a strapping ring 71.
  • electrical insulation means are arranged under the screw head and / or along the body of the screw and / or between the short-circuit crown and the compaction element.
  • the isolation means make it possible to avoid the circulation of a parasitic electric current by the fixing screws in the magnetic mass 14.
  • the radial thickness of the retaining heel is preferably equal to a value situated in a range of 10% to 40% of the radial thickness of the short-circuit crown and the length in an axial direction of the retaining heel is preferably equal to a value located within a range of 15% to 50% of the axial thickness of the short-circuit ring.
  • the axial thickness of the compaction elements is greater than twenty times the axial thickness of the magnetic sheets 18 or 25.
  • the retention means described make it possible to increase the peripheral speed of the rotor without using a non-magnetic steel strapping of the short-circuit ring up to a peripheral speed of 160 m / s, thereby reducing costly machining operations, hooping of the strapping ring and supply of non-magnetic materials with high mechanical characteristics.

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Abstract

Le rotor (12) pour machine électrique tournante asynchrone à cage d'écureuil comprend deux éléments de compaction (15) enserrant une masse magnétique cylindrique (14), des couronnes de court-circuit (16) en regard de la face des éléments de compaction opposée à celle en contact avec la masse magnétique, et des barres conductrices (17) logées dans des logements de la masse magnétique et réparties uniformément sur au moins un diamètre de la masse magnétique de sorte que les couronnes de court-circuit et les barres conductrices forment une cage d'écureuil. Des moyens de retenue (19, 20, 21) répartis sur un moins un diamètre de chaque couronne de court-circuit et sur au moins un diamètre de chaque élément de compaction coopèrent pour solidariser les couronnes de court-circuit et les éléments de compaction, les diamètres d'implantation des moyens de retenue sur les couronnes et les éléments de compaction étant inférieurs au diamètre d'implantation des barres conductrices.

Description

ROTOR A CAGE D'ECUREUIL ET MACHINE ELECTRIQUE ASYNCHRONE COMPROTANT UN TEL ROTOR
La présente invention concerne les machines électriques tournantes asynchrones à cage d’écureuil et se rapporte plus particulièrement à un dispositif de retenue des couronnes de court- circuit incorporées dans un rotor de la machine.
La présente invention concerne également une machine électrique tournante comprenant un tel rotor.
Généralement le rotor d’une machine électrique tournante asynchrone fonctionnant à des vitesses périphériques inférieures à 200 m/s comprend des couronnes de court-circuit reliées à des barres conductrices insérées dans la masse magnétique du rotor pour former une cage d’écureuil, les couronnes de court-circuit et les barres conductrices étant réalisées généralement en cuivre ou en alliage de cuivre.
On se réfère à la figure 1 qui représente une vue partielle d’un rotor 1 comprenant une masse magnétique 2 enserrant un arbre 3. La masse magnétique 2 comprend des tôles magnétiques 4 enserrées entre des plateaux de serrage 5 et des barres conductrices 6.
Le rotor 1 comprend en outre une couronne de court-circuit 7 en contact ou pas avec la face du plateau de serrage 5 opposée à celle en contact avec les tôles magnétiques 4.
La barre conductrice 6 est insérée dans la couronne de court- circuit 7 de manière à maintenir la couronne 7 et pour former une cage d’écureuil.
Une bague de retenue 8 encercle la couronne de court-circuit 7 pour empêcher que la couronne de court-circuit soit projetée hors du rotor 1 sous l’effet de la force centrifuge. La bague de retenue 8 est réalisée généralement en acier amagnétique pour empêcher un échauffement de la bague de retenue sous l’effet des champs magnétiques générés par des bobines statoriques.
La bague de retenue 8 est réalisée généralement en inox.
On pourra également se référer au document EP2149970 qui décrit un tel rotor.
Cependant, l’inox est un matériau coûteux et difficile à usiner.
L’inox possède des caractéristiques amagnétiques très faibles et des caractéristiques mécaniques élevées, notamment une limite élastique élevée, de sorte que la bague de retenue 8 en inox retient la couronne de court-circuit 7 bien plus massive sous l’effet de la force centrifuge que la bague de retenue 8.
L’épaisseur radiale de la bague de retenue 8 est plus fine que l’épaisseur radiale de la couronne de court-circuit 7 pour laisser suffisamment d’épaisseur radiale à la couronne de court-circuit pour le passage d’un courant électrique provenant des barres conductrices 6.
On pourra se référer aux documents US7919895 et EP2866335 qui décrivent un plateau de serrage comprenant un logement pour loger la couronne de court-circuit.
Pour améliorer le rebouclage des lignes de flux, les barres conductrices sont disposées au plus prés de la surface périphérique de la masse magnétique. Comme les barres conductrices sont en contact avec les disques de court-circuit, l’épaisseur radiale extérieure de matière disponible pour maintenir les disques de court- circuit sous l’effet de la force centrifuge selon une direction radiale est réduite. Par conséquent, la vitesse périphérique du rotor est limitée pour éviter la rupture de la matière maintenant sur leur diamètre extérieur uniquement les couronnes de court-circuit sous l’effet de la force centrifuge.
De plus, les couronnes de court-circuit ne comportent pas d’épaulement de retenue sous les barres conductrices.
Les documents EP2849320 et US9935533 divulguent des couronnes de court-circuit maintenues par des pions en prise dans une pièce servant de moule lorsque la couronne de court-circuit est coulée par un procédé de fonderie.
Cependant, la surface de maintien des couronnes est limitée réduisant la vitesse périphérique du rotor pour éviter la casse des pions par cisaillement.
Le document WO2016055 199 divulgue des couronnes de court-circuit maintenues par des tiges métalliques traversant la masse magnétique.
Cependant, le trou de passage de la tige fragilise la masse magnétique.
De plus, la surface de maintien radial de la couronne de court- circuit est limitée pour empêcher de casser la tige par cisaillement et flexion dans la direction radiale sous l’effet de la force centrifuge.
On pourra se référer au document WO2015 188985 qui divulgue un rotor comprenant un disque enserrant un arbre. La couronne de court-circuit est montée sur le disque.
Cependant, sous l’effet de la force centrifuge, la couronne de court-circuit n’est pas maintenue.
Les documents WO2014124762, WO2016055 186 et
US9130434 divulguent des couronnes de court-circuit maintenues par des languettes. Cependant, la vitesse périphérique du rotor est limitée pour ne pas endommager les languettes de maintien par cisaillement et flexion sous l’effet de la force centrifuge.
Les dispositifs de maintien des couronnes de court-circuit connus de l’état de la technique sont adaptés pour des vitesses périphériques de rotor de l’ordre de 1 10 m/s.
Il est donc proposé de pallier les inconvénients des rotors pour machine électrique tournante asynchrone à cage d’écureuil selon l’état de la technique, notamment en augmentant la vitesse périphérique du rotor sans utilisation d’une bague de retenue en acier amagnétique.
Au vu de ce qui précède l’invention propose, un rotor pour machine électrique tournante asynchrone à cage d’écureuil comprenant deux éléments de compaction enserrant une masse magnétique cylindrique, des couronnes de court-circuit en regard de la face des éléments de compaction opposée à celle en contact avec la masse magnétique, et des barres conductrices logées dans des logements de la masse magnétique et réparties uniformément sur au moins un diamètre de la masse magnétique de sorte que les couronnes de court-circuit et les barres conductrices forment une cage d’écureuil.
Des moyens de retenue répartis sur un moins un diamètre de chaque couronne de court-circuit et sur au moins un diamètre de chaque élément de compaction coopèrent pour solidariser les couronnes de court-circuit et les éléments de compaction, les diamètres d’implantation des moyens de retenue sur les couronnes et les éléments de compaction étant inférieurs au diamètre d’implantation des barres conductrices.
Selon une caractéristique, les moyens de retenue comprennent une gorge sur le au moins un diamètre de l’élément de compaction, un talon sur le au moins un diamètre de la couronne de court-circuit de sorte que le talon s’encastre dans la gorge pour former un épaulement et des vis réparties uniformément sur au moins un diamètre de la couronne de court-circuit pour solidariser la couronne de court-circuit et l’élément de compaction.
De préférence, les moyens de retenue comprennent en outre une deuxième gorge sur un deuxième diamètre de l’élément de compaction et un deuxième talon sur un deuxième diamètre de la couronne de court-circuit de sorte que le deuxième talon s’encastre dans la deuxième gorge pour former un deuxième épaulement, les deuxièmes diamètres étant inférieurs aux premiers diamètres.
Avantageusement, le rotor comprend en outre des vis réparties sur un deuxième diamètre de la couronne de court-circuit, les vis sur ledit deuxième diamètre traversant le talon.
Selon une autre caractéristique, les moyens de retenue comprennent une gorge sur le au moins un diamètre de la couronne de court-circuit, un talon sur le au moins un diamètre de l’élément de compaction de sorte que le talon s’encastre dans la gorge pour former un épaulement et des vis réparties uniformément sur au moins un diamètre de la couronne de court-circuit pour solidariser la couronne de court-circuit et l’élément de compaction.
De préférence, les moyens de retenue comprennent en outre une deuxième gorge sur un deuxième diamètre de l’élément de compaction de sorte qu’une extrémité de la couronne de court-circuit s’encastre dans la deuxième gorge pour former un deuxième épaulement, le deuxième diamètre étant inférieur au premier diamètre.
Avantageusement, des trous sont uniformément répartis sur un diamètre de la couronne de court-circuit pour loger les barres conductrices, le diamètre d’implantation des barres dans la couronne de court-circuit étant inférieur au diamètre d’implantation des barres conductrices dans la masse magnétique pour réaliser une précharge en flexion radiale des barres conductrices.
De préférence, des trous, avantageusement circulaires, sont uniformément répartis sur un diamètre de la couronne de court-circuit pour loger les barres conductrices dans la masse magnétique, les trous étant coaxiaux aux logements des barres conductrices, les trous ayant une dimension inférieure à une dimension des barres conductrices de sorte que lors de l’insertion des barres dans les trous, une extrémité moletée de chaque barre conductrice se déforme pour créer un contact électrique entre ladite barre et la couronne de court-circuit.
Avantageusement, les moyens de retenue à chaque extrémité du rotor sont de types différents.
De préférence, les moyens de retenue comprennent une gorge sur le au moins un diamètre de la couronne de court-circuit, une couronne de retenue comprenant sur au moins un diamètre un talon de sorte que le talon s’encastre dans la gorge pour former un épaulement et de sorte que la face de la couronne de retenue opposée à celle en regard de la couronne de court-circuit soit en contact avec l’élément de compaction, et des vis réparties uniformément sur au moins un diamètre de la couronne de retenue pour solidariser la couronne retenue et l’élément de compaction.
Selon une autre caractéristique, les moyens de retenue comprennent une couronne de retenue solidarisée à l’élément de compaction par des vis réparties uniformément sur au moins un diamètre de la couronne de retenue et comprenant une gorge sur au moins un diamètre, la couronne de court-circuit comprenant un talon sur au moins un diamètre situé sur la face opposée à celle en regard de l’élément de compaction de sorte que le talon s’encastre dans la gorge de manière à maintenir la couronne de court-circuit. De préférence, la couronne de court-circuit comprend en outre un deuxième talon de retenue opposé au talon de retenue et l’élément de compaction comprend une deuxième gorge coopérant avec le deuxième talon de retenue.
Avantageusement, les moyens de retenue comportent en outre un talon sur un diamètre de la couronne de retenue s’encastrant dans une gorge de l’élément de compaction de manière à former un épaulement, le talon étant situé entre l’axe de rotation du rotor et le diamètre d’implantation des vis de fixation.
De préférence, les moyens de retenue comprennent en outre une deuxième gorge sur au moins un diamètre de la couronne de retenue et un deuxième talon sur un deuxième diamètre de la couronne de court-circuit situé sur la face opposée à celle en regard de l’élément de compaction de sorte que le deuxième talon s’encastre dans la deuxième gorge de manière à maintenir la couronne de court- circuit.
Avantageusement, les moyens de retenue comprennent une couronne de retenue solidarisée à l’élément de compaction par des vis réparties uniformément sur au moins un diamètre de la couronne de retenue et comprenant une gorge sur au moins un diamètre, la couronne de court-circuit comprenant une gorge sur au moins un diamètre situé sur la face en regard à celle de l’élément de compaction, et une couronne de maintien comprenant une face en contact avec l’élément de compaction et une gorge sur la face opposée à celle en contact avec l’élément de compaction de sorte que les extrémités de la couronne de maintien s’encastrent dans les gorges de la couronne de court-circuit et de la couronne de retenue.
De préférence, les extrémités des barres conductrices sont brasées sur les couronnes de court-circuit. Selon une autre caractéristique, le rotor comprend en outre une couronne de cerclage entourant la couronne de court-circuit la couronne de cerclage étant de préférence amagnétique, par exemple en inox.
Avantageusement, des moyens d’isolation électrique sont disposés sous la tête de vis et/ou le long du corps de la vis et/ou entre la couronne de court-circuit et l’élément de compaction.
De préférence, l’élément de compaction comprend un plateau de serrage ou une bride de compaction d’un demi-arbre non traversant.
Selon encore un autre aspect, il est proposé une machine électrique tournante asynchrone à cage d’écureuil comprenant un rotor tel que décrit précédemment.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l’invention, donnés uniquement à titre d’exemples non limitatifs et en référence aux dessins sur lesquels :
- la figure 1 , dont il a déjà été fait mention, illustre un rotor comprenant une couronne de retenue selon l’état de la technique ;
- la figure 2 illustre un mode de réalisation d’une machine électrique tournante asynchrone;
- les figures 3 et 4 illustrent une coupe partielle selon une direction axiale d’un premier mode de réalisation du rotor ;
- la figure 5 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un deuxième mode de réalisation du rotor ;
- la figure 6 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un troisième mode de réalisation du rotor ;
- la figure 7 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un quatrième mode de réalisation des moyens de retenue ; - la figure 8 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un cinquième mode de réalisation des moyens de retenue ;
- la figure 9 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un sixième mode de réalisation des moyens de retenue ;
- la figure 10 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un septième mode de réalisation des moyens de retenue ;
- la figure 1 1 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un huitième mode de réalisation des moyens de retenue ;
- la figure 12 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un neuvième mode de réalisation des moyens de retenue ;
- la figure 13 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un dixième mode de réalisation des moyens de retenue ;
- la figure 14 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un onzième mode de réalisation des moyens de retenue ;
- la figure 15 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un douzième mode de réalisation des moyens de retenue ;
- la figure 16 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un treizième mode de réalisation des moyens de retenue ;
- la figure 17 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un quatorzième mode de réalisation des moyens de retenue ;
- la figure 18 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un quinzième mode de réalisation des moyens de retenue.
- la figure 19 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un seizième mode de réalisation des moyens de retenue ; et - la figure 20 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un dix-septième mode de réalisation des moyens de retenue.
On se réfère à la figure 2 qui illustre un mode de réalisation d’une machine électrique tournante asynchrone 9 comprenant un stator 10, des paliers 1 1 et un rotor 12 inséré dans le stator 10 et les paliers 1 1 . Le rotor 12 comprend un arbre rotorique 13 réalisé par exemple en acier, d’axe (A) confondu avec l’axe de rotation du rotor 12.
On se réfère aux figures 3 et 4 qui illustrent une vue partielle d’un premier mode de réalisation du rotor 12 et une coupe partielle selon une direction axiale du rotor.
Le rotor 12 comprend une masse magnétique 14 cylindrique enserrée entre deux éléments de compaction comprenant des plateaux de compaction 15 , des couronnes de court-circuit 16 en contact avec la face des plateaux de compaction 15 opposée à celle en contact avec la masse magnétique 14 comprenant des tôles magnétiques feuilletées 18.
L’épaisseur des tôles magnétiques 18 est de préférence inférieure à 2 mm, préférentiellement 0.65 mm ou 0.5 mm.
En variante, la masse magnétique 14 peut comprendre des plaques métalliques, l’épaisseur des plaques métalliques étant de préférence supérieure à 5% du diamètre extérieur de la masse magnétique 14.
Selon encore une autre variante, la masse magnétique 14 peut comprendre un corps monobloc en acier.
La masse magnétique 14, les plateaux de compaction 15 et les couronnes de court-circuit 16 sont traversés par l’arbre 13.
Des barres conductrices 17 sont logées dans des logements de la masse magnétique et réparties uniformément sur au moins un diamètre dl 7 de la masse magnétique de sorte que les couronnes de court-circuit 16 et les barres conductrices 17 forment une cage d’écureuil.
Les couronnes de court-circuit 16 et les barres conductrices 17 sont réalisées par exemple en cuivre ou en cuivre allié. La couronne de court-circuit 16 comprend un trou l 6a coaxial avec le logement de la barre conductrice 17 de sorte que la barre 17 s’insère dans la couronne 16.
Le rotor 12 comprend en outre des moyens de retenue comprenant une gorge 19 sur un diamètre d 19 du plateau de compaction 15 , un talon 20 sur un diamètre d20 de la couronne de court-circuit 16 de sorte que le talon 20 s’encastre dans la gorge 19 pour former un épaulement, et des vis 21 réparties uniformément sur un diamètre d2 l de la couronne de court-circuit 16 pour solidariser la couronne de court-circuit 16 et le plateau de compaction 15.
Les diamètres d’implantation d20 du talon 20 et d 19 de la gorge 19 sont inférieurs au diamètre dl 7 d’implantation des barres conductrices 17.
Les vis 21 sont situées entre le talon 20 et le diamètre d’implantation des barres conductrices.
On se réfère à la figure 5 qui illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un deuxième mode de réalisation du rotor 12.
Le rotor 12 à arbre non traversant comprend deux demi-arbres 22 comprenant des éléments de compaction comprenant des brides de compaction 23 enserrant une masse magnétique cylindrique 24 et les couronnes de court-circuit 16 en contact avec la face des brides de compaction 23 opposée à celle en contact avec la masse magnétique 24 comprenant des tôles magnétiques feuilletées 25.
L’épaisseur des tôles magnétiques 25 est de préférence inférieure à 2 mm, préférentiellement 0.65 mm ou 0.5 mm.
En variante, la masse magnétique 24 peut comprendre des plaques métalliques, l’épaisseur des plaques métalliques étant de préférence supérieure à 5% du diamètre extérieur de la masse magnétique 24. Selon encore une autre variante, la masse magnétique 24 peut comprendre un corps monobloc en acier.
Les barres conductrices 17 sont logées dans des logements de la masse magnétique 24 et réparties uniformément sur un diamètre dl 7a de la masse magnétique 24 de sorte que les couronnes de court- circuit 16 et les barres conductrices 17 forment une cage d’écureuil.
La barre conductrice 17 s’insère dans le trou l 6a de la couronne de court-circuit 16.
La masse magnétique 24 comprend en outre des tirants 26 reliant les deux demi-arbres pour maintenir la masse magnétique 24 compactée.
Les tirants 26 sont répartis uniformément sur un diamètre d26 de la masse magnétique 24.
Le rotor 12 comprend en outre des moyens de retenue comprenant une gorge 27 sur un diamètre d27 de la bride de compaction 23 , un talon 28 sur un diamètre d28 de la couronne de court-circuit 16 de sorte que le talon 28 s’encastre dans la gorge 27 pour former un épaulement, et des vis 29 réparties uniformément sur un diamètre d29 de la couronne de court-circuit 16 pour solidariser la couronne de court-circuit 16 et la bride de compaction 23.
Les diamètres d’implantation d28 du talon 28 et d27 de la gorge 27 sont inférieurs au diamètre dl 7a d’implantation des barres conductrices 17. Le diamètre d’implantation d26 des tirants 26 est inférieur au diamètre d’implantation des moyens de retenue.
Les vis 29 sont situées entre le talon 28 et le diamètre d’implantation des barres conductrices.
Les barres conductrices 17 s’insèrent de préférence avec un jeu radial dans les trous l 6a de manière à permettre la libre dilatation thermique axiale des barres conductrices. La figure 6 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un troisième mode de réalisation du rotor 12 comprenant la couronne de court-circuit 16 et un élément de compaction 30.
L’élément de compaction 30 peut comprendre le plateau de compaction 15 si le rotor 12 est à arbre traversant ou la bride de compaction 23 si le rotor 12 est à arbre non traversant ou une extrémité du corps métallique si la masse magnétique du rotor 12 est monobloc.
Si le rotor 12 est monobloc, c’est-à-dire l’arbre et la masse magnétique sont venus de matière, l’élément de compaction 30 comprend une extrémité de la masse magnétique.
Le troisième mode de réalisation du rotor 12 comprend en outre un deuxième mode de réalisation des moyens de retenue.
Les moyens de retenue comprennent une gorge 3 1 sur un diamètre de l’élément de compaction 30, un talon 32 sur un diamètre de la couronne de court-circuit 16 de sorte que le talon 32 s’encastre dans la gorge 3 1 pour former un épaulement, et des vis 33 réparties uniformément sur un diamètre de la couronne de court-circuit 16 pour solidariser la couronne de court-circuit 16 et l’élément de compaction 30.
Les vis 33 traversent le talon 32.
Les diamètres d’implantation du talon 32 et de la gorge 3 1 sont inférieurs au diamètre d’implantation des barres conductrices 17.
Dans les modes de réalisation des moyens de retenue décrits précédemment, la section du talon et de la gorge est rectangulaire.
La section du talon et de la gorge peut être de formes diverses, notamment trapézoïdale comme illustrée à la figure 7 illustrant une coupe partielle selon une direction axiale d’un quatrième mode de réalisation des moyens de retenue. On retrouve la couronne de court-circuit 16 et l’élément de compaction 30.
Les moyens de retenue comprennent une gorge 34 de section trapézoïdale sur un diamètre de l’élément de compaction 30, un talon 35 de section trapézoïdale sur un diamètre de la couronne de court- circuit 16 de sorte que le talon 35 s’encastre dans la gorge 34 pour former un épaulement, et des vis 36 réparties uniformément sur un diamètre de la couronne de court-circuit 16 pour solidariser la couronne de court-circuit 16 et l’élément de compaction 30.
Les diamètres d’implantation du talon 35 et de la gorge 34 sont inférieurs au diamètre d’implantation des barres conductrices 17.
La section trapézoïdale des talons 35 et gorge 34 assure un auto-centrage du talon 35 dans le gorge 34 lors de l’assemblage de la couronne de court-circuit 16 dans l’élément de compaction 30.
Les vis 36 sont situées entre le talon 35 et le diamètre d’implantation des barres conductrices.
En variante non représentée, les vis 36 traversent le talon 35.
La figure 8 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un cinquième mode de réalisation des moyens de retenue.
On retrouve la couronne de court-circuit 16 et l’élément de compaction 30.
Les moyens de retenue comprennent une gorge 37 sur un diamètre de l’élément de compaction 30, un talon 38 sur un diamètre de la couronne de court-circuit 16 de sorte que le talon 38 s’encastre dans la gorge 37 pour former un épaulement et des vis 39 réparties uniformément sur un diamètre de la couronne de court-circuit 16 pour solidariser la couronne de court-circuit 16 et l’élément de compaction 30.
Les vis 39 sont situées entre le talon 38 et le diamètre d’implantation des barres conductrices. Chaque tête des vis 39 est logée dans un lamage 40 de la couronne de court-circuit 16 de sorte que la tête de vis soit maintenue selon une direction radiale sous l’effet de la force centrifuge.
Les moyens de retenue comportent en outre des vis 41 réparties sur un deuxième diamètre de la couronne de court-circuit 16. Les vis 41 réparties sur le deuxième diamètre traversent le talon 38 et sont logées dans des lamages de la couronne de court-circuit pour un maintien radial sous l’effet de la force centrifuge.
La couronne de court-circuit 16 est maintenue par deux rangées de vis 39 et 41 réparties sur des diamètres différents augmentant la pression de maintien de la couronne 16 contre l’élément de compaction 30 par rapport aux modes de réalisation des moyens retenue décrits précédemment.
La couronne de court-circuit 16 peut comprendre un évidement 42 sur sa surface en contact avec l’élément 30 qui est situé sur un diamètre supérieur au talon 38 de manière à augmenter la pression de contact du talon 38 dans le fond de la gorge 37.
Bien entendu, les modes de réalisation décrits précédemment peuvent être combinés, les modes de réalisation décrits aux figures 4, 5 , 6 et 7 peuvent comporter en outre des vis réparties sur un deuxième diamètre de la couronne de court-circuit et/ou un évidement 42 comme illustré à la figure 8, les modes de réalisation illustrés aux figures 4, 5 , 6 et 8 peuvent comporter une section trapézoïdale comme illustrée à la figure 7.
La figure 9 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un sixième mode de réalisation des moyens de retenue.
On retrouve la couronne de court-circuit 16 comprenant le talon 35 , l’élément de compaction 30 comprenant la gorge 34 et les vis 36 selon le quatrième mode de réalisation des moyens de retenue décrit à la figure 7. Les moyens de retenue comprennent en outre une deuxième gorge 42 sur un deuxième diamètre de l’élément de compaction 30 et un deuxième talon 43 sur un deuxième diamètre de la couronne de court-circuit 16 de sorte que le deuxième talon 43 s’encastre dans la deuxième gorge 42 pour former un deuxième épaulement, les deuxièmes diamètres étant inférieurs aux premiers diamètres.
La couronne de court-circuit 16 est maintenue dans l’élément de compaction 30 par deux épaulements augmentant le maintien radial de la couronne de court-circuit 16 sous l’effet de la force centrifuge.
De plus, comme la couronne 16 est maintenue par deux épaulements, la profondeur des gorges 34 et 42 peut être réduite par rapport aux modes de réalisation décrivant qu’une seule gorge afin d’augmenter la rigidité de l’élément de compaction 30.
Bien entendu, les moyens de retenue peuvent comprendre plus de deux épaulements.
Les épaulements ont par exemple une section trapézoïdale ou rectangulaire.
Dans les modes de réalisation décrits précédemment, l’élément de compaction 15 , 23 , 30 a le même diamètre extérieur que le diamètre extérieur de la couronne de court-circuit 16.
Selon d’autres modes de réalisation, le diamètre extérieur de l’élément de compaction 15 , 23 , 30 est inférieur au diamètre extérieur de la couronne de court-circuit 16.
La figure 10 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un septième mode de réalisation des moyens de retenue.
On retrouve la couronne de court-circuit 16 et un élément de compaction 44 différant de l’élément de compaction 30 en ce que son diamètre extérieur d44 est inférieur au diamètre extérieur de la couronne de court-circuit 16. Les moyens de retenue comprennent une gorge 45 sur un diamètre de la couronne de court-circuit 16, un talon 46 sur un diamètre de l’élément de compaction 44 de sorte que le talon 46 s’encastre dans la gorge 45 pour former un épaulement et des vis 47 réparties uniformément sur un diamètre de la couronne de court- circuit 16 pour solidariser la couronne de court-circuit et l’élément de compaction, les vis étant en prise dans le talon 46.
La figure 1 1 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un huitième mode de réalisation des moyens de retenue.
On retrouve la couronne de court-circuit 16 et l’élément de compaction 44 comprenant la gorge 45 , le talon 46 et les vis 47.
Les moyens de retenue comprennent en outre une deuxième gorge 46a sur un deuxième diamètre de l’élément de compaction 44 de sorte qu’une extrémité 48 de la couronne de court-circuit 16 s’encastre dans la deuxième gorge pour former un deuxième épaulement, le deuxième diamètre étant inférieur au premier diamètre.
En variante non représentée, les moyens de retenue comprennent en outre des vis réparties sur un deuxième diamètre de la couronne pour solidariser la couronne de court-circuit et l’élément de compaction, le deuxième diamètre d’implantation des vis étant inférieur au premier diamètre d’implantation des vis.
Les vis sur le deuxième diamètre d’implantation sont en prise dans la gorge 46a.
La figure 12 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un neuvième mode de réalisation des moyens de retenue.
On retrouve la masse magnétique 14 cylindrique, la couronne de court-circuit 16 comprenant le talon 20 et les vis 21 , et la barre conductrice 17 décrites aux figures 3 et 4. Un élément de compaction 49 est inséré entre la masse magnétique 14 et la couronne de court-circuit 16 différant de l’élément de compaction 44 en ce qu’il comprend une gorge 50 sur un diamètre de l’élément de compaction 49 de sorte que le talon 20 s’encastre dans la gorge 50 pour former un épaulement.
Le diamètre d’implantation dl 6a des trous l 6a dans la couronne de court-circuit est inférieur au diamètre dl 7 d’implantation des barres conductrices 17 dans la masse magnétique 14.
Les trous l 6a, de préférence circulaires, ne sont pas coaxiaux avec le diamètre d’implantation des barres conductrices, de préférence cylindriques.
La barre conductrice 17 subit une précharge en flexion dans le trou l 6a par la force des vis 21 pour établir un contact électrique avec la couronne de court-circuit et éviter des étincelles au démarrage de la machine électrique tournante 9, la force centrifuge au démarrage n’étant pas suffisante pour établir un bon contact électrique.
En variante non représentée, si les trous l 6a, de préférence circulaires, sont coaxiaux aux barres conductrices 17, de préférence cylindriques, l’extrémité des barres conductrices 17 insérées dans les trous l 6a comporte un moletage de sorte que les extrémités du moletage aient un diamètre supérieur au diamètre des trous l 6a.
Lors de l’insertion des barres 17 dans les trous l 6a, les extrémités du moletage sont matées par la force des vis 21 et assurent le contact électrique entre la couronne 16 et les barres 17.
En variante, les trous l 6a et les barres conductrices 17 sont de forme rectangulaire ou oblongue. Les extrémités des barres 17 peuvent comporter un moletage avec une section supérieure à la section des trous l 6a. La figure 13 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un dixième mode de réalisation des moyens de retenue différent du neuvième mode de réalisation des moyens de retenue illustrés à la figure 12 en ce que la couronne de court-circuit 16 comprend un lamage 5 1 dans lequel vient se loger la tête de vis 21 pour assurer le maintien radial de la tête de vis sous l’effet de la force centrifuge, et le trou l 6a et la barre conductrice 17 comprennent un pan incliné 16b et l 7a de sorte que lors de l’insertion de la barre 17 dans le trou l 6a, les pans inclinés viennent en contact pour établir un contact électrique entre la couronne de court-circuit 16 et la barre 17 et éviter des étincelles au démarrage de la machine électrique tournante 9.
La barre 17, de préférence de section rectangulaire, subit une précharge de flexion progressive dans le trou l 6a par la force des vis 21 et les pans inclinés 16b et l 7a.
Dans les figures 12 et 13 , la précharge en flexion des barres 17 est réalisée par le moyen de retenue du talon 20 dans la gorge 50 empêchant la couronne de court-circuit 16 de se déformer radialement vers l’extérieur sous l’effet des forces de flexion des barres 17.
Dans les modes de réalisation décrits précédemment, les barres conductrices 17 sont insérées dans les couronnes de court- circuit 16, permettant ainsi la libre dilatation thermique axiale des barres 17.
Les barres conductrices 17 peuvent être brasées sur les couronnes de court-circuit 16.
Cependant, sous l’effet de la température générée par la brasure, jusqu’à 700 °C, le talon en cuivre de la couronne de court- circuit 16 qui se dilate, casse par cisaillement radial dans la gorge de l’élément de compaction en acier sous l’effet des coefficients de dilatation différents du cuivre et de l’acier, et de la couronne qui est à une température supérieure à l’élément de compaction pendant l’opération de brasage.
Les modes de réalisation précédemment décrits ne sont pas adaptées pour des barres conductrices brasées sur les couronnes de court-circuit 16.
Les moyens de retenue décrits dans ce qui suit sont adaptés au brasage des barres conductrices 17 sur les couronnes de court- circuit ou à l’insertion des barres 17 dans les trous l 6a.
La figure 14 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un onzième mode de réalisation des moyens de retenue dans lequel les barres conductrices 17 sont brasées sur une couronne de court-circuit 5 1 .
La couronne de court-circuit 5 1 n’est plus directement en contact avec une face d’un élément de compaction 52.
Le diamètre extérieur d52 de l’élément de compaction 52 est déterminé de sorte que la périphérie extérieure de l’élément de compaction ne soit pas en contact avec les barres conductrices 17.
Les moyens de retenue comprennent une gorge 53 sur un premier diamètre de la couronne de court-circuit, une couronne de retenue 54 comprenant sur au moins un diamètre un talon 55 et des vis 56 réparties uniformément sur au moins un diamètre de la couronne de retenue pour solidariser la couronne retenue et l’élément de compaction, les vis 56 étant placées sous le diamètre intérieur de la couronne de court-circuit.
La couronne de retenue 54 est insérée entre la couronne de court-circuit 5 1 et l’élément de compaction 52.
Le talon 55 s’encastre dans la gorge 53 pour former un épaulement et de sorte que la face de la couronne de retenue 54 opposée à celle en contact avec la couronne de court-circuit 5 1 soit en contact avec l’élément de compaction 52 et solidarisée par les vis 56.
Pendant l’opération de brasage des barres 17 sur la couronne de court-circuit 5 1 , les vis 56 ne sont pas présentes permettant la libre dilatation thermique radiale de la couronne de court-circuit pendant le brasage.
Lorsque l’ensemble obtenu est à la température ambiante, les vis 56 sont assemblées pour solidariser la couronne de retenue 54 et l’élément de compaction 52, et retenant la couronne 5 1 par le talon 55 encastré dans la gorge 53.
La figure 15 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un douzième mode de réalisation des moyens de retenue dans lequel les barres conductrices 17 sont brasées sur une couronne de court-circuit 5 1 .
Ce mode de réalisation est différent du mode de réalisation précédent en ce que les têtes des vis 56 sont disposées chacune dans un lamage 57 de la couronne de retenue 54 pour le maintien radial des têtes de vis 56 sous l’effet de la force centrifuge, la couronne de retenue comporte une gorge 58 sur un diamètre, la couronne de court- circuit 5 1 comporte un talon 59 sur un diamètre situé sur la face opposée à celle en contact avec l’élément de compaction 52 de sorte que le talon 59 s’encastre dans la gorge 58 pour former un épaulement de manière à maintenir la couronne de court-circuit 5 1 sous l’effet de la force centrifuge.
La couronne de retenue 54 est retenue sous l’effet de la force centrifuge par son extrémité en contact avec l’élément de compaction 52, la couronne de retenue 54 venant s’encastrer dans un lamage 52a de l’élément de compaction 52.
La figure 16 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un treizième mode de réalisation des moyens de retenue dans lequel les barres conductrices 17 sont brasées sur une couronne de court-circuit 5 1 , ou en variante, les barres conductrices 17 s’insèrent dans les trous l 6a de la couronne de court-circuit 16.
Ce mode de réalisation est différent des modes de réalisation précédents en ce que la couronne de court-circuit 16, 5 1 comprend un deuxième talon de retenue 59a opposé au talon de retenue 59 et l’élément de compaction 52 comprend une deuxième gorge 58a coopérant avec le deuxième talon de retenue 59a.
La deuxième gorge 58a coopère également avec l’extrémité de la couronne de retenue 54 venant se loger dans la gorge 58a.
La couronne de retenue 54 est fixée par les vis 56 à l’élément de compaction 52 laquelle couronne est en appui radial contre le talon 59a.
En variante non représentée, la couronne de court-circuit 16, 5 1 comprend deux talons de retenue 59 et 59a opposés venant s’encastrer dans les gorges 58 et 58a respectives de la couronne de retenue 54 et l’élément de compaction 52. Contrairement à la figure 16, l’extrémité de la couronne de retenue 54 comprend un talon de retenue 62 venant s’encastrer dans une deuxième gorge 63 de l’élément de comapction 52. Les vis de fixation 56 se situent sur un diamètre supérieur au diamètre de la deuxième gorge 63.
L’avantage d’une couronne de court-circuit comprenant deux talons de retenue 59 et 59a opposés, comme représenté à la figure 16, est que la couronne de court-circuit est mieux retenue par ses deux talons sous l’effet de la force centrifuge, permettant au rotor 12 de tourner à des vitesses de rotation supérieures.
La figure 17 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un quatorzième mode de réalisation des moyens de retenue dans lequel les barres conductrices 17 sont brasées sur une couronne de court-circuit 5 1 . Ce mode de réalisation est différent du mode de réalisation précédent en ce que les moyens de retenue comportent une gorge 60 sur un diamètre de la face de la couronne de court-circuit 5 1 opposée à l’élément de compaction 52, la couronne de retenue 54 comporte un talon 61 s’encastrant dans la gorge 60 pour former un épaulement de retenue, la tête des vis 56 n’étant pas logée dans un lamage de la couronne de retenue 54.
Les moyens de retenue comportent en outre un talon 62 sur un diamètre de la couronne de retenue 54 s’encastrant dans une gorge 63 de l’élément de compaction 52 de manière à former un épaulement, le talon 62 étant situé entre l’axe de rotation du rotor et le diamètre d’implantation des vis de fixation 56.
De plus, le diamètre intérieur 5 l a de la couronne de court- circuit 5 1 est conique et coopère avec le diamètre extérieur conique 54a de la couronne de retenue 54, assurant un auto-centrage du talon
61 et 62 dans la gorge 60 et 63 lors de l’assemblage de la couronne de retenue 54 dans l’élément de compaction 52.
La figure 18 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un quinzième mode de réalisation des moyens de retenue dans lequel les barres conductrices 17 sont brasées sur une couronne de court-circuit 5 1 .
Ce mode de réalisation diffère du mode de réalisation illustré à la figure 15 en ce que les moyens de retenue comprennent en outre une deuxième gorge 64 sur un deuxième diamètre de la couronne de retenue 54 et un deuxième talon 65 sur un deuxième diamètre de la couronne de court-circuit 5 1 situé sur la face opposée à celle en contact avec l’élément de compaction 52 de sorte que le deuxième talon 65 s’encastre dans la deuxième gorge 64 de manière à former un deuxième épaulement et à maintenir la couronne de court-circuit. En variante, après l’opération de brasage, les gorges de retenue peuvent être usinées pour obtenir une meilleure coaxialité avec les deux talons de la couronne de retenue 54.
La figure 19 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un seizième mode de réalisation des moyens de retenue dans lequel les barres conductrices 17 sont brasées sur une couronne de court-circuit 5 1 .
On retrouve la couronne de retenue 54 solidarisée à l’élément de compaction 52 par les vis 56 et le talon 62 s’encastrant dans la gorge 63 , la gorge 58, la couronne de court-circuit 5 1 comprenant la gorge 53.
Les moyens de retenue comportent en outre une couronne de maintien 66 comprenant une face en contact avec l’élément de compaction 52 et une gorge 67 sur la face opposée à celle en contact avec l’élément de compaction de sorte que les extrémités 68 et 69 de la couronne de maintien s’encastrent dans les gorges 53 et 58 de la couronne de court-circuit 5 1 et de la couronne de retenue 54.
Ce mode de réalisation, comme ceux décrits aux figures 14 à 18, permet le brasage des barres 17 sur la couronne de court-circuit 5 1 avec une dilatation thermique radiale libre de la couronne de court-circuit pendant l’opération de brasage, le moyen de retenue à la force centrifuge étant réalisé par l’assemblage de la couronne de retenue 54 dans l’élément de compaction 52 après l’opération de brasage lorsque la température de la couronne de court-circuit est revenue à la température ambiante.
Selon d’autres modes de réalisation, chaque extrémité du rotor peut comprendre des moyens de retenue du même type ou des moyens de retenue de types différents.
Les moyens de retenue comportant deux gorges ou deux talons de fixation ou deux rangées de vis de fixation sur la couronne de court-circuit sont particulièrement adaptés pour une vitesse périphérique du rotor inférieure à 160 m/s.
Lorsque la vitesse de rotation périphérique du rotor est supérieure à 160 m/s et jusqu’à 200 m/s, il est nécessaire de cercler les couronnes de court-circuit, en complément des moyens de retenue précédemment décrits.
Selon d’autres modes de réalisation non représentés, si la taille de la couronne de court-circuit est importante, la couronne est segmentée, les segments de la couronne étant séparés par un jeu de dilatation circonférentielle. Les segments sont connectés électriquement entre eux par exemple par des connections brasées, soudées ou de préférence vissées sur la couronne.
La figure 20 illustre une coupe partielle selon une direction axiale d’un dix-septième mode de réalisation des moyens de retenue comportant un cerclage de la couronne de court-circuit 5 1 .
Ce mode de réalisation est différent de celui illustré à la figure 17 en ce que la couronne de court-circuit comprend un logement 70 débouchant sur la périphérie externe de la couronne.
Une couronne de cerclage 71 est insérée dans le logement 70 pour maintenir la couronne de court-circuit 5 1 sous l’effet de la force centrifuge.
La couronne de cerclage 71 est réalisée en un matériau amagnétique pour éviter son échauffement sous l’effet du champ magnétique induit par les bobines statoriques.
La couronne de cerclage 71 est réalisée par exemple en inox.
Bien entendu, les exemples de moyens de retenue précédemment décrits peuvent comprendre une couronne de cerclage 71 .
Selon d’autres modes de réalisation, des moyens d’isolation électrique sont disposés sous la tête de vis et/ou le long du corps de la vis et/ou entre la couronne de court-circuit et l’élément de compaction.
Les moyens d’isolation permettent d’éviter la circulation d’un courant électrique parasite par les vis de fixation dans la masse magnétique 14.
L’épaisseur radiale du talon de retenue est de préférence égale à une valeur située dans un intervalle de 10% à 40% de l’épaisseur radiale de la couronne de court-circuit et la longueur selon une direction axiale du talon de retenue est de préférence égale à une valeur située dans un intervalle de 15% à 50% de l’épaisseur axiale de la couronne de court-circuit.
De préférence, l’épaisseur axiale des éléments de compaction est supérieure à vingt fois l’épaisseur axiale des tôles magnétiques 18 ou 25.
Les moyens de retenue décrits permettent d’augmenter la vitesse périphérique du rotor sans utilisation d’un cerclage en acier amagnétique de la couronne de court-circuit jusqu’à une vitesse périphérique de 160 m/s réduisant ainsi de coûteuses opérations d’usinage, de frettage de la couronne de cerclage et d’approvisionnement en matériaux amagnétiques à hautes caractéristiques mécaniques.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Rotor ( 12) pour machine électrique tournante asynchrone à cage d’écureuil comprenant deux éléments de compaction ( 15 , 23 , 30, 44, 49, 52) enserrant une masse magnétique cylindrique ( 14), des couronnes de court-circuit ( 16, 5 1 ) en regard de la face des éléments de compaction opposée à celle en contact avec la masse magnétique, et des barres conductrices ( 17) logées dans des logements de la masse magnétique et réparties uniformément sur au moins un diamètre de la masse magnétique de sorte que les couronnes de court-circuit et les barres conductrices forment une cage d’écureuil, caractérisé en ce que des moyens de retenue ( 19, 20, 21 , 27, 28, 29, 3 1 , 32, 33 , 34, 35 , 36, 37, 38, 39, 41 , 42, 43 ,45 , 46, 46a, 47, 48, 50, 52a, 53 , 54, 55 , 56, 58, 58a, 59, 59a, 60, 61 , 62 ,63 , 64, 65 , 66, 67, 68, 69, 71 ) répartis sur au moins un diamètre de chaque couronne de court-circuit et sur au moins un diamètre de chaque élément de compaction coopèrent pour solidariser les couronnes de court-circuit et les éléments de compaction, les diamètres d’implantation des moyens de retenue sur les couronnes et les éléments de compaction étant inférieurs au diamètre d’implantation des barres conductrices.
2. Rotor selon la revendication 1 , dans lequel les moyens de retenue comprennent une gorge ( 19, 27, 3 1 , 34, 37, 42, 46a, 50) sur le au moins un diamètre de l’élément de compaction ( 15 , 23 , 30, 44, 49), un talon (20, 28, 32, 35 , 38 , 43) sur le au moins un diamètre de la couronne de court-circuit ( 16) de sorte que le talon s’encastre dans la gorge pour former un épaulement et des vis (21 , 29, 33 , 36, 39, 41 ) réparties uniformément sur au moins un diamètre de la couronne de court-circuit pour solidariser la couronne de court-circuit et l’élément de compaction.
3. Rotor selon la revendication 2, dans lequel les moyens de retenue comprennent en outre une deuxième gorge (42) sur un deuxième diamètre de l’élément de compaction (30) et un deuxième talon (43) sur un deuxième diamètre de la couronne de court-circuit ( 16) de sorte que le deuxième talon s’encastre dans la deuxième gorge pour former un deuxième épaulement, les deuxièmes diamètres étant inférieurs aux premiers diamètres.
4. Rotor selon la revendication 2, comprenant en outre des vis (33 , 41 ) réparties sur un deuxième diamètre de la couronne de court- circuit, les vis sur ledit deuxième diamètre traversant le talon (32, 38).
5. Rotor selon la revendication 1 , dans lequel les moyens de retenue comprennent une gorge (45) sur le au moins un diamètre de la couronne de court-circuit ( 16), un talon (46) sur le au moins un diamètre de l’élément de compaction (44) de sorte que le talon s’encastre dans la gorge pour former un épaulement et des vis (47) réparties uniformément sur au moins un diamètre de la couronne de court-circuit pour solidariser la couronne de court-circuit et l’élément de compaction.
6. Rotor selon la revendication 5 , dans lequel les moyens de retenue comprennent en outre une deuxième gorge (46a) sur un deuxième diamètre de l’élément de compaction (44) de sorte qu’une extrémité de la couronne de court-circuit ( 16) s’encastre dans la deuxième gorge pour former un deuxième épaulement, le deuxième diamètre étant inférieur au premier diamètre.
7. Rotor selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel des trous sont uniformément répartis sur un diamètre de la couronne de court-circuit pour loger les barres conductrices (17), le diamètre d’implantation des barres dans la couronne de court-circuit ( 16, 5 1 ) étant inférieur au diamètre d’implantation des barres conductrices dans la masse magnétique pour réaliser une précharge en flexion radiale des barres conductrices.
8. Rotor selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel des trous sont uniformément répartis sur un diamètre de la couronne de court-circuit ( 16) pour loger les barres conductrices ( 17) dans la masse magnétique, les trous étant coaxiaux aux logements des barres conductrices, les trous ayant une dimension inférieure à une dimension des barres conductrices de sorte que lors de l’insertion des barres dans les trous circulaires, une extrémité moletée de chaque barre conductrice se déforme pour créer un contact électrique entre ladite barre et la couronne de court-circuit.
9. Rotor selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel les moyens de retenue à chaque extrémité du rotor sont de types différents.
10. Rotor selon la revendication 1 , dans lequel les moyens de retenue comprennent une gorge (53) sur le au moins un diamètre de la couronne de court-circuit (5 1 ), une couronne de retenue (54) comprenant sur au moins un diamètre un talon (55) de sorte que le talon s’encastre dans la gorge pour former un épaulement et de sorte que la face de la couronne de retenue opposée à celle en regard de la couronne de court-circuit soit en contact avec l’élément de compaction, et des vis (56) réparties uniformément sur au moins un diamètre de la couronne de retenue pour solidariser la couronne retenue et l’élément de compaction.
1 1 . Rotor selon la revendication 1 , dans lequel les moyens de retenue comprennent une couronne de retenue (54) solidarisée à l’élément de compaction par des vis (56) réparties uniformément sur au moins un diamètre de la couronne de retenue et comprenant une gorge (58) sur au moins un diamètre, la couronne de court-circuit (5 1 ) comprenant un talon (59) sur au moins un diamètre situé sur la face opposée à celle en en regard de l’élément de compaction de sorte que le talon s’encastre dans la gorge de manière à maintenir la couronne de court-circuit.
12. Rotor selon la revendication 1 1 , dans lequel la couronne de court-circuit ( 16, 5 1 ) comprend en outre un deuxième talon de retenue (59a) opposé au talon de retenue (59) et l’élément de compaction (52) comprend une deuxième gorge (58a) coopérant avec le deuxième talon de retenue.
13. Rotor selon l’une des revendications 1 1 et 12, dans lequel les moyens de retenue comportent en outre un talon (62) sur un diamètre de la couronne de retenue (54) s’encastrant dans une gorge (63) de l’élément de compaction (52) de manière à former un épaulement, le talon étant situé entre l’axe de rotation du rotor et le diamètre d’implantation des vis de fixation.
14. Rotor selon l’une quelconque des revendications 1 1 à 13 , dans lequel les moyens de retenue comprennent en outre une deuxième gorge (64) sur au moins un diamètre de la couronne de retenue (54) et un deuxième talon (65) sur un deuxième diamètre de la couronne de court-circuit (5 1 ) situé sur la face opposée à celle en regard de l’élément de compaction de sorte que le deuxième talon s’encastre dans la deuxième gorge de manière à maintenir la couronne de court-circuit.
15. Rotor selon la revendication 1 , dans lequel les moyens de retenue comprennent une couronne de retenue (54) solidarisée à l’élément de compaction par des vis (56) réparties uniformément sur au moins un diamètre de la couronne de retenue (54) et comprenant une gorge (58) sur au moins un diamètre, la couronne de court-circuit (5 1 ) comprenant une gorge (53) sur au moins un diamètre situé sur la face en regard à celle de l’élément de compaction (52), et une couronne de maintien (66) comprenant une face en contact avec l’élément de compaction et comprenant une gorge (67) sur la face opposée à celle en contact avec l’élément de compaction de sorte que les extrémités de la couronne de maintien (68 , 69) s’encastrent dans les gorges (53 , 58) de la couronne de court-circuit et de la couronne de retenue.
16. Rotor selon l’une quelconque des revendications 10 à 15 , dans lequel les extrémités des barres conductrices ( 17) sont brasées sur les couronnes de court-circuit.
17. Rotor selon l’une des revendications 1 à 16, comprenant en outre une couronne de cerclage (71 ) entourant la couronne de court- circuit, la couronne de cerclage étant de préférence amagnétique, par exemple en inox.
18. Rotor selon l’une des revendications 2 à 17, dans lequel des moyens d’isolation électrique sont disposés sous la tête de vis et/ou le long du corps de la vis et/ou entre la couronne de court-circuit (16) et l’élément de compaction ( 15 , 23 , 30, 44, 49).
19. Rotor selon l’une des revendications 1 à 18 , dans lequel l’élément de compaction ( 15 , 23 , 30, 44, 49, 52) comprend un plateau de serrage ( 15) ou une bride de compaction (23) d’un demi-arbre (22) non traversant.
20. Machine électrique tournante asynchrone à cage d’écureuil comprenant un rotor ( 12) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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