FR2497019A1 - Cooling system for high-speed rotating electrical machine - uses cooling liquid to obtain partial evacuation of machine interior - Google Patents

Cooling system for high-speed rotating electrical machine - uses cooling liquid to obtain partial evacuation of machine interior Download PDF

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil

Abstract

The cooling system uses a liquid circulated around a cooling circuit within the machine and fed to a pumping device coupled to the cooling circuit, for partial evacuation of the machine working gap. Pref. the machine has a gas-tight casing and is enclosed by an outer housing through which the cooling liquid is circulated. The liquid is fed from a reservoir at one end of the housing via a pump having a rotor driven via the electrical machine to the cooling circuit and to a liquid spray pipe projecting into a flask communicating with the interior of the machine casing, the liquid/ air mixture discharged back to the reservoir.

Description

Le présente invention concerne une machine électrique tournant à grande vitesse, du type refroidie par un liquide et avec vide partiel dans l'entrefer, comprenant des moyens pour faire circuler un liquide de refroidissement dans un circuit de refroidissement de la machine et des moyens pour créer un vide partiel dans l'entrefer de la machine. The present invention relates to an electric machine rotating at high speed, of the type cooled by a liquid and with partial vacuum in the air gap, comprising means for circulating a coolant in a cooling circuit of the machine and means for creating a partial vacuum in the air gap of the machine.

Les performances sans cesse accrues de l'électronique dans le domaine des alimentations à fréquence variable et élevée ont pour conséquence un intérêt nouveau pour des machines électriques tournantes capables non seulement d'entraîner, sans intermédiaire, n'importe quelle machine réceptrice quelles que soient sa puissance et sa vitesse, mais encore de réaliser cet entraînement avec un meilleur bilan énergétique et une plus grande souplesse d'exploitation (voir la Revue Générale de l'Electri- cité, tome 88, nO 5 de mai 1979). The constantly increasing performance of electronics in the field of variable and high frequency power supplies has resulted in a new interest in rotating electrical machines capable not only of driving, without intermediary, any receiving machine whatever its power and speed, but still to carry out this training with a better energy balance and greater flexibility of operation (see the General Review of Electricity, volume 88, nO 5 of May 1979).

Malheureusement, les grandes vitesses périphériques des rotors de ces machines électriques posent -un certain nombre de problèmes. I1 y a d'abord les pertes élevées engendrées dans l'entrefer. Ces pertes sont d'une part d'origine magnétique à cause des fréquences très élevées dues aux pulsations de denture, d'autre part d'origine aérodynamique par suite du frottement de l'air entre le rotor et le stator. Ces pertes peuvent atteindre des valeurs importantes et leur concentration dans l'entrefer rend très souvent leur évacuation difficile. Unfortunately, the high peripheral speeds of the rotors of these electric machines pose a number of problems. First there are the high losses generated in the air gap. These losses are on the one hand of magnetic origin because of the very high frequencies due to the teeth pulsations, on the other hand of aerodynamic origin due to the friction of the air between the rotor and the stator. These losses can reach significant values and their concentration in the air gap very often makes their evacuation difficult.

I1 y a également le bruit qui va croissant avec la vitesse. I1 y a aussi les pertes par frottement dans les paliers qui augmentent également avec la vitesse. Aux pertes susmentuonnées, s' ajoutent encore les pertes par effet Joule. Dans le cas de certaines machines synchrones homopolaires, qui sont les mieux adaptées aux grandes vitesses de rotation, l'évacuation des pertes dans les enroulements statoriques est contrariée par la présence d'un circuit magnétique de forte épaisseur. There is also noise which increases with speed. There are also friction losses in the bearings which also increase with speed. In addition to the above losses, there are also losses due to the Joule effect. In the case of certain synchronous zero sequence machines, which are best suited to high rotational speeds, the evacuation of losses in the stator windings is hampered by the presence of a very thick magnetic circuit.

Diverses solutions ont déjà été proposées pour résoudre les problèmes susmentionnés. C'est ainsi que pour réduire les pertes aérodynamiques, il est connu, én particulier dans le cas des machines à pâles saillants ou des machines homopolaires, d'entourer le rotor de la machine d'un manchon ou d'une large frette de façon 9 rendre sa surface périphérique aussi lisse que possible (voir par exemple le brevet français nO 78/23.720 publié sous le numéro 2.433.255).Pour réduire les pertes aérodynamiques, il est également connu de créer un vide partiel à l'intérieur de la machine ou à l'intérieur d'une enveloppe cylindrique fixe, en matièreamagnétique qui est logée dans l'entrefer, le vide partiel étant habituellement entretenu au moyen d'une pompe à vide (voir par exemple la revue "Brown Boveri" nO 8 - 1969, page 377, figure 7., et 378, fin du paragraphe 1). Various solutions have already been proposed to solve the above-mentioned problems. Thus, to reduce aerodynamic losses, it is known, in particular in the case of protruding blades machines or zero sequence machines, to surround the rotor of the machine with a sleeve or a large hoop 9 to make its peripheral surface as smooth as possible (see for example French patent no. 78 / 23.720 published under the number 2.433.255). To reduce aerodynamic losses, it is also known to create a partial vacuum inside the machine or inside a fixed cylindrical envelope, made of magnetic material which is housed in the air gap, the partial vacuum is usually maintained by means of a vacuum pump (see for example the review "Brown Boveri" nO 8 - 1969, page 377, figure 7., and 378, end of paragraph 1).

Pour évacuer les pertes engendrées dans les enroulements du stator et/ou du rotor, les pertes engendrées dans les circuits magnétiques et les pertes par frottement dans les paliers, il est connu de faire circuler un agent réfrigérant, par exemple de l'eau, dans des conducteurs creux du stator et éventuellement du rotor et/ou dans une enceinte entourant la carcasse, les flasques d'extrémité et les paliers de la machine et/ou dans des canaux prévus dans ces éléments ou dans les circuits magnétiques (voir par exemple la revue "Brown Boveri" précitée et les brevets français n" 1.445.339, 1.477.717, 1.498.765, 1.540.666, 1.541.875 et 1.547.811).Le brevet français 1.477.717 précité montre aussi comment réduire le bruit en plaçant la machine avec sa ou ses enceintes réfrigérantes dans un caisson enveloppant plus ou moins complètement la machine, en un matériau évitant la propagation des vibrations sonores vers le milieu extérieur. To remove the losses generated in the stator and / or rotor windings, the losses generated in the magnetic circuits and the friction losses in the bearings, it is known to circulate a refrigerant, for example water, in hollow conductors of the stator and possibly of the rotor and / or in an enclosure surrounding the carcass, the end flanges and the bearings of the machine and / or in channels provided in these elements or in the magnetic circuits (see for example the "Brown Boveri" cited above and French patents 1,445,339, 1,477,717, 1,498,765, 1,540,666, 1,541,875 and 1,547,811). The aforementioned French patent 1,477,717 also shows how to reduce noise by placing the machine with its cooling enclosure (s) in a box more or less completely enveloping the machine, in a material preventing the propagation of sound vibrations towards the outside environment.

La présente invention a pour but de fournir, dans une machine électrique tournant à grande vitesse, du type refroidie par un liquide et avec vide partiel dans l'entrefer, des moyens extrêmement simples et peu couteux pour créer et entretenir le vide partiel dans l'entrefer. The present invention aims to provide, in an electric machine rotating at high speed, of the type cooled by a liquid and with partial vacuum in the air gap, extremely simple and inexpensive means for creating and maintaining the partial vacuum in the air gap.

A cet effet, la machine selon la présente invention est caractérisée en ce que les moyens de création du vide partiel comprennent une trompe à liquide qui est raccordée au circuit de refroidissement de façon à etre traversée par le liquide de refroidissement, lequel agit comme fluide de pompage d'air. To this end, the machine according to the present invention is characterized in that the means for creating the partial vacuum comprise a liquid pump which is connected to the cooling circuit so as to be traversed by the coolant, which acts as the air pumping.

On décrira maintenant, à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, une forme d'exécution de la présente invention en faisant référence aux dessins annexés dans lesquels
La figure 1 représente, en coupe axiale, une machine électrique synchrone homopolaire avec son équipement de refroidissement par un liquide et ses moyens de création d'un vide partiel.
An embodiment of the present invention will now be described, by way of purely indicative and in no way limitative, with reference to the appended drawings in which
FIG. 1 represents, in axial section, a synchronous zero sequence electric machine with its equipment for cooling by a liquid and its means for creating a partial vacuum.

La figure 2 montre une variante de la machine représentée sur la figure 1. Figure 2 shows a variant of the machine shown in Figure 1.

La machine représentée sur le dessin comprend un rotor 1 constitue par un cylindre massif en acier. Dans le cas d'un rotor bipolaire, deux rainures interpolaires longitudinales sont creusées dans le cylindre 1 de manière à former deux piles 2 et 3 diamétralement opposés. Pour éviter que les deux pâles 2 et 3 et les rainures interpolaires ntengen drent des pertes aérodynamiques trop élevées lorsque le rotor tourne à grande vitesse, il est prévu, aux extrémités axiales des les 2 et 3, deux couronnes 4 et 5 ayant une dimension dans le sens radial correspondant sensiblement à la dimension radiale des pâles 2 et 3 et, sur la périphérie, un manchon cylindrique 6 ayant une épaisseur compatible avec l'entrefer de la machine.Les couronnes 4 et 5 et le manchon 6 sont réalisés en une matière amagnétique, légère et à .haute résistance mécanique, par exemple en une résine dans laquelle sont noyées des fibres de verre, de bore, de carbone ou autre matériau similaire de renforcement. On obtient ainsi un rotor ayant une surface périphérique et des surfaces d'extrémités lisses. On notera qu'on peut se passer des couronnes 4 et 5 si les deux rainures interpolaires sont usinées dans le cylindre massif sans déboucher axialement ni à une extrémité nià l'autre.  The machine shown in the drawing comprises a rotor 1 constituted by a massive steel cylinder. In the case of a bipolar rotor, two longitudinal interpolar grooves are hollowed out in the cylinder 1 so as to form two diametrically opposite piles 2 and 3. To avoid that the two blades 2 and 3 and the ntengen interpolar grooves cause too high aerodynamic losses when the rotor rotates at high speed, there are provided, at the axial ends of the 2 and 3, two crowns 4 and 5 having a dimension in the radial direction corresponding substantially to the radial dimension of the blades 2 and 3 and, on the periphery, a cylindrical sleeve 6 having a thickness compatible with the air gap of the machine. The rings 4 and 5 and the sleeve 6 are made of a material non-magnetic, light and with high mechanical resistance, for example in a resin in which fibers of glass, boron, carbon or other similar reinforcing material are embedded. A rotor is thus obtained having a peripheral surface and smooth end surfaces. It will be noted that crowns 4 and 5 can be dispensed with if the two interpolar grooves are machined in the solid cylinder without opening axially neither at one end nor at the other.

Le stator 7 de la machine comprend un circuit magnétique feuilleté 8 qui est fixé à l'intérieur d'une carcasse cylindrique 9 et qui est muni d'encoches contenant les conducteurs dtun enroulement principal 11. La carcasse 9 est obturée à ses extrémités par deux flasques annulaires 12 et 13 auxquels sont respectivement fixés-les paliers 14 et 15 dans lesquels tourne l'arbre 16 de la machine. Un enroulement fixe d'excitation 17 est disposé à l'intérieur de la carcasse 9 au voisinage de chacun des deux flasque 12 et 13. Le circuit magnétique 8 et les enroulements il et 17 sont noyés, ensemble ou séparément, dans une masse de résine chargée 18 de manière que le stator 7 présente une surface interne lisse et de manière à réduire le volume d'air à l'intérieur de la machine.Egalement afin de réduire le volume d'air à l'intérieur de la machine, chacun des deux flasques d'extrémité 12 et 13 comporte une partie cylindrique creuse, respectivement 12a et 13a, qui s'étend axialement vers l'intérieur de la machine et dont le profil intérieur épouse le profil extérieur de l'extrémité correspondante du rotor 1 avec juste le jeu nécessaire pour permettre la rotation dudit rOtor. La masse 18 de résine entoure étroitement la partie 13a du flasque 13, tandis qu'elle est espacée radialement de la partie 12a du flasque 12, au moins à certains endroits de la périphérie de cette partie 12a, afin de ménager des passages longitudinaux ou un espace annulaire 19 dont on verra l'utilité plus loin.  The stator 7 of the machine comprises a laminated magnetic circuit 8 which is fixed inside a cylindrical carcass 9 and which is provided with notches containing the conductors of a main winding 11. The carcass 9 is closed at its ends by two annular flanges 12 and 13 to which are fixed respectively the bearings 14 and 15 in which the shaft 16 of the machine rotates. A fixed excitation winding 17 is disposed inside the carcass 9 in the vicinity of each of the two flange 12 and 13. The magnetic circuit 8 and the windings 11 and 17 are embedded, together or separately, in a mass of resin loaded 18 so that the stator 7 has a smooth internal surface and so as to reduce the volume of air inside the machine. Also in order to reduce the volume of air inside the machine, each of the two end flanges 12 and 13 has a hollow cylindrical part, respectively 12a and 13a, which extends axially towards the inside of the machine and whose internal profile matches the external profile of the corresponding end of the rotor 1 with just the clearance necessary to allow the rotation of said rOtor. The mass 18 of resin tightly surrounds the part 13a of the flange 13, while it is spaced radially from the part 12a of the flange 12, at least in certain places on the periphery of this part 12a, in order to provide longitudinal passages or a annular space 19 which will be seen below.

La carcasse 9, les flasques d'extrémité 12 et 13 et les paliers 14 et 15 sont assemblés avec interposition entre eux de joints d'étanchéité, comme montré sur la figure, de manière à former une machine du type fermé étanche aux gaz. The carcass 9, the end plates 12 and 13 and the bearings 14 and 15 are assembled with interposition of seals between them, as shown in the figure, so as to form a machine of the closed type gas-tight.

Une pompe 21 et un réservoir 22 pour un liquide de refroidissement 23, par exemple de l'eau, sont montés à une extrémité dela machine. Comme montré sur la figure , la pompe 21 et le réservoir 22 peuvent avantageusement avoir un carter commun 24, de forme générale cylindrique, fixé coaxialement à l'une des extrémités de la machine. Le carter 24 comporte une première chambre 25, formant réservoir pour le liquide de refroidissement 23, et une deuxième chambre 26, formant chambre de pompe, qui est en communication avec la chambre 25 et dans laquelle tourne le rotor 27 de la pompe 21. A pump 21 and a reservoir 22 for a coolant 23, for example water, are mounted at one end of the machine. As shown in the figure, the pump 21 and the reservoir 22 can advantageously have a common casing 24, of generally cylindrical shape, fixed coaxially to one of the ends of the machine. The casing 24 comprises a first chamber 25, forming a reservoir for the coolant 23, and a second chamber 26, forming the pump chamber, which is in communication with the chamber 25 and in which the rotor 27 of the pump 21 rotates.

Une enveloppe 28, réalisée sous la forme de deux demicoquilles assemblées l'une à l'autre de manière étanche aux liquides,entoure complètement la machine, à l'exception de l'extrémité de sortie 29 de l'arbre 16. De préférence, l'enveloppe 28 entoure aussi la majeure partie du carter 24. A casing 28, produced in the form of two half-shells assembled together in a liquid-tight manner, completely surrounds the machine, with the exception of the outlet end 29 of the shaft 16. Preferably, the envelope 28 also surrounds most of the casing 24.

L'orifice de refoulement de la pompe 21 est relié à un tube 31 de distribution du liquide de refroidissement, qui s'étend longitudinalement dans l'espace annulaire entre l'enveloppe 28 et la carcasse 9 de la machine. Un autre tube 32 s'étend longitudinalement dans ledit espace annulaire à un emplacement diamétralement opposé à celui du tube de distribution 31 et est reliée au réservoir 22 afin de collecter le liquide refroidissement et de le ramener audit réservoir. Les tubes 31 et 32 sont percés d'une série de trous dirigés vers la carcasse 9 de la machine. Pour compenser les pertes de charge et assurer une distribution uniforme du liquide de refroidissement sur toute la longueur de la carcasse 9, au moins les trous du tube 31 ont des sections de passage qui vont en augmentant du c8té gauche vers le coté droit de la figure. The discharge port of the pump 21 is connected to a tube 31 for distributing the coolant, which extends longitudinally in the annular space between the casing 28 and the carcass 9 of the machine. Another tube 32 extends longitudinally in said annular space at a location diametrically opposite to that of the distribution tube 31 and is connected to the reservoir 22 in order to collect the coolant and bring it back to said reservoir. The tubes 31 and 32 are pierced with a series of holes directed towards the carcass 9 of the machine. To compensate for the pressure losses and ensure uniform distribution of the coolant over the entire length of the carcass 9, at least the holes in the tube 31 have passage sections which increase from the left side to the right side of the figure .

La pompe 21 comporte un autre orifice- de- refoulement qui est relié pâr un tube 33 à l'orifice d'entrée de liquide d'une trompe à liquide 34, par exemple une trompe à eau classique du commerce, qui est aussi logée dans l'enveloppe 28 et dont l'orifice de sortie du mélange liquide-air est relié au réservoir 22. L'orifice d'aspiration d'air de la trompe à liquide 34 est relié par un tube 35 à un collecteur annulaire 36, qui est fixé au flasque d'extrémité 12 ou fait partie intégrante de celui-ci et qui communique avec l'espace 19 et l'entrefer de la machine par plusieurs passages 37 percés dans le flasque 12. The pump 21 has another delivery orifice which is connected by a tube 33 to the liquid inlet orifice of a liquid pump 34, for example a conventional commercial water pump, which is also housed in the casing 28 and whose outlet port of the liquid-air mixture is connected to the reservoir 22. The air suction port of the liquid pump 34 is connected by a tube 35 to an annular manifold 36, which is fixed to the end flange 12 or is an integral part thereof and which communicates with the space 19 and the air gap of the machine by several passages 37 drilled in the flange 12.

Comme montré sur la figure, le rotor 27 de la pompe 21 est calé sur l'arbre 16 de la machine de façon à être entraîné en rotation par eelui--ci. Cette solution est avantageuse parcelle que la machine et la pompe constituent alors un ensemble autonome et aussi parce que les besoins en débit et en pression du liquide de refroidissement sont à peu près proportionnels à la vitesse de rotation de la machine. As shown in the figure, the rotor 27 of the pump 21 is fixed on the shaft 16 of the machine so as to be driven in rotation by it. This solution is advantageous since the machine and the pump then constitute an autonomous unit and also because the flow and pressure requirements of the coolant are roughly proportional to the speed of rotation of the machine.

Toutefois, dans certains -cas, .il peut être préférable de recourir- à une pompe entraînée par un moteur indépendant, par exemple un moteur électrique. Lorsqu'on utilise un moteur électrique, celui-ci peut être un moteur électrique à vitesse constante alimenté par le réseau 50 ou 60 Hz, ou un moteur électrique à vitesse variable alimenté à la même fréquence que la machine de telle façon que sa vitesse de rotation soit proportionnelle à celle de la machine. However, in some cases, it may be preferable to use a pump driven by an independent motor, for example an electric motor. When an electric motor is used, it can be a constant speed electric motor powered by the 50 or 60 Hz network, or a variable speed electric motor powered at the same frequency as the machine so that its speed rotation is proportional to that of the machine.

L'étanchéité au liquide entre la pompe 21 et le palier 14 est assurée par un joint tournant 38 placé sur l'arbre d'entraînement de la pompe. Le diamètre de cet arbre est nettement plus petit que celui de l'arbre 16 de la machine au niveau du palier 14, afin de diminuer sa vitesse périphérique et, par suite, de réduire l'usure du joint tournant 38. Liquid tightness between the pump 21 and the bearing 14 is ensured by a rotary joint 38 placed on the pump drive shaft. The diameter of this shaft is significantly smaller than that of the shaft 16 of the machine at the level of the bearing 14, in order to reduce its peripheral speed and, consequently, to reduce the wear of the rotary joint 38.

Avec le dispositif de refroidissement décrit ci-dessus, le liquide de refroidissement 23, par exemple de l'eau, est puisé dans le réservoir 22 par la pompe 21 et refoulé dans le tube de distribution 31 placé à la partie inférieure de la machine. L'eau de refroidissement se répand dans le volume disponible entre l'enveloppe 28 et la machine proprement dite afin de la refroidir. L'eau est ensuite collectée par le tube de retour 32 qui l'achemine jusqu'au réservoir 22. With the cooling device described above, the coolant 23, for example water, is drawn from the reservoir 22 by the pump 21 and discharged into the distribution tube 31 placed at the bottom of the machine. The cooling water spreads in the volume available between the casing 28 and the machine itself in order to cool it. The water is then collected by the return tube 32 which routes it to the reservoir 22.

La pompe 21 refoule aussi l'eau sous pression dans le tube 33.The pump 21 also discharges the pressurized water into the tube 33.

L'eau traverse la trompe à eau 34 en aspirant l'air à l'intérieur de la machine à travers le passage 19, les passages 37, le collecteur 36 et le tube 35. L'eau mélangée à l'air retourne au réservoir 22 d'où l'air peut s'échapper vers l'extérieur par un orifice d'évent 39.The water passes through the water pump 34 by sucking the air inside the machine through the passage 19, the passages 37, the manifold 36 and the tube 35. The water mixed with the air returns to the reservoir 22 from which air can escape to the outside via a vent orifice 39.

Le réservoir 22 peut être un simple réservoir en tôle si les pertes à évacuer le permettent, mais il peut être pourvu d'ailettes externes de refroidissement en cas de nécessité. The tank 22 can be a simple sheet metal tank if the losses to be evacuated allow it, but it can be provided with external cooling fins if necessary.

On peut également faire participer l'enveloppe 28 à l'éva- cuation des pertes en la réalisant en tôle ondulée ou en mu nissant sa surface extérieure d'ailettes pour augmenter la surface d'échange thermique. On peut encore accroître les échanges thermiques en ventilant les ondulations ou les ailettes de l'enveloppe 28 au moyen d'un ventilateur monté sur l'extrémité de sortie 29 de l'arbre 16 et entouré d'un capot de guidage d'air.The casing 28 can also be involved in the evacuation of losses by making it from corrugated sheet or by providing its outer surface with fins to increase the heat exchange surface. Heat exchanges can be further increased by ventilating the corrugations or the fins of the casing 28 by means of a fan mounted on the outlet end 29 of the shaft 16 and surrounded by an air guide cover.

On notera que l'enveloppe 28 et le liquide de refroidissement qu'elle contient contribuent non seulement au refroidissement de la machine proprement dite, mais constituent également un caisson d'isolation phonique. It will be noted that the casing 28 and the cooling liquid which it contains not only contribute to cooling the machine itself, but also constitute a sound insulation box.

Dans ce qui précède, on a décrit une machine du type fermée, complètement immergée dans le liquide de refroidissement. Il va cependant de soi que le circuit de refroidissement peut être réalisé de toute autre façon connue. C'est ainsi que, au lieu d'immerger complètement la machine dans le liquide de refroidissement, celui-ci peut être amené à circuler dans des canaux prévus dans la carcasse, dans le circuit magnétique du stator, dans les flasques d'extrémité, entre les conducteurs de l'enroulement ou dans les conducteurs eux-mêmes s'ils sont creux, ainsi que cela est bien connu. In the foregoing, a machine of the closed type has been described, completely immersed in the coolant. It goes without saying, however, that the cooling circuit can be produced in any other known way. Thus, instead of completely immersing the machine in the coolant, it can be caused to circulate in channels provided in the carcass, in the magnetic circuit of the stator, in the end flanges, between the conductors of the winding or in the conductors themselves if they are hollow, as is well known.

Les divers canaux parcourus par le liquide de refroidissement peuvent être raccordés en série, en parallèle ou en série-parallèle suivant les nécessités d'équilibrer les pertes de charge pour assurer le débit de liquide nécessaire au refroidissement de chaque partie de la machine. Dans les machines de forte puissance, des canaux de refroidissement, parcourus par le liquide de refroidissement, peuvent aussi être prévus de façon connue dans le rotor.The various channels traversed by the coolant can be connected in series, in parallel or in series-parallel according to the needs to balance the pressure drops to ensure the flow of liquid necessary for the cooling of each part of the machine. In high-power machines, cooling channels, through which the coolant flows, can also be provided in a known manner in the rotor.

En outre, bien que dans la description qui précède il soit fait plus particulièrement référence à une machine synchrone homopolaire, l'invention est applicable à toute machine électrique, moteur ou alternateur, tournant à grande vitesse, à rotor bobiné ou non, qui est refroidie par une circulation de liquide et dans laquelle on fait le vide partiel dans l'entrefer. In addition, although in the foregoing description reference is made more particularly to a zero sequence synchronous machine, the invention is applicable to any electrical machine, engine or alternator, rotating at high speed, with wound rotor or not, which is cooled by a circulation of liquid and in which a partial vacuum is made in the air gap.

Il est du reste bien entendu que la forme d'exécution qui a été décrite ci-dessus a été donnée à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. C'est ainsi notamment que la pompe 21 peut ne comporter qu'un seul orifice de refoulement de façon classique. Dans ce cas, le tube 33 peut être raccordé à l'unique orifice de refoulement de la pompe 21 ou au tube 31 par un raccord approprié. Suivant une autre variante montrée dans la figure 2, le tube 32 est raccordé à l'entrée de fluide de la trompe à liquide 34. Dans ce dernier cas, le fluid 0 refroidissement collecté par le tube 32 n'est pas envoyé directement dans le réservoir 22, mais passe d'abord à travers la trompe à liquide 34 pour aspirer l'air à llinté- rieur de la machize proprement dite. Cette dernière solution simplifie non seulement la pompe qui ne comporte qtun orifice de refoulement, mais aussi les tuyauteries, puisque le tube 33 est supprimé et le tube 32 est raccourci. En outre, comme cela est aussi montré dans la figure 2; l'enveloppe 28 peut entourer seulement la machine proprement dite, le carter 24 et la trompe à liquide 34 étant alors à l'extérieur de l'enveloppe 28.  It is moreover of course understood that the embodiment which has been described above has been given by way of purely indicative and in no way limitative example, and that numerous modifications can be made by those skilled in the art without however, depart from the scope of the present invention. Thus in particular that the pump 21 may have only one delivery port in a conventional manner. In this case, the tube 33 can be connected to the single delivery port of the pump 21 or to the tube 31 by a suitable connector. According to another variant shown in FIG. 2, the tube 32 is connected to the fluid inlet of the liquid tube 34. In the latter case, the cooling fluid 0 collected by the tube 32 is not sent directly to the tank 22, but first passes through the liquid tube 34 to draw air inside the machize itself. The latter solution not only simplifies the pump which only has a discharge orifice, but also the piping, since the tube 33 is eliminated and the tube 32 is shortened. In addition, as also shown in Figure 2; the casing 28 can surround only the machine proper, the casing 24 and the liquid pump 34 being then outside the casing 28.

Claims (8)

REVENDICATIONS 1.- Machine électrique tournant à grande vitesse, 1.- Electric machine rotating at high speed, du type refroidie par un liquide et avec vide partiel dans of the liquid-cooled type with partial vacuum in l'entrefer, comprenant des moyens (21) pour faire circuler the air gap, comprising means (21) for circulating le liquide de refroidissement (23) dans un circuit de refroi the coolant (23) in a cooling circuit dissement (28, 31, 32) de la machine et des moyens (33 - 37) dissage (28, 31, 32) of the machine and the means (33 - 37) pour créer un vide partiel dans l'entrefer de la machine, to create a partial vacuum in the air gap of the machine, caractérisée en ce que les moyens (33 - 37) de création du characterized in that the means (33 - 37) for creating the vide partiel comprennent une trompe à liquide (34) qui est partial vacuum include a liquid horn (34) which is raccordée au circuit de refroidissement (21, 28, 31, 32) de connected to the cooling circuit (21, 28, 31, 32) of façon à être traversée par le liquide de refroidissement (23), so as to be crossed by the coolant (23), lequel agit comme fluide de pompage d'air. which acts as an air pumping fluid. 2.- Machine selon la revendication 1, dans laquelle la 2. Machine according to claim 1, in which the carcasse (9), les flasques d'extrémité (12 et 13) et les paliers carcass (9), end plates (12 and 13) and bearings (14 et 15) sont assemblés de manière à former une machine du (14 and 15) are assembled so as to form a machine of the type fermé étanche auxogaz,qui est disposée dans une envelop pe (28) étanche auxliquides, dans laquelle circule le fluide closed type gas-tight, which is arranged in a liquid-tight envelope (28), in which the fluid circulates de refroidissement (23), caractérisée en ce qu'elle comprend cooling (23), characterized in that it comprises un carter (24) qui comporte une première chambre (25), formant a casing (24) which comprises a first chamber (25), forming un réservoir (22) de liquide de refroidissement, et une deuxième a coolant reservoir (22), and a second chambre (26), formant une chambre de pompe, qui est en commu chamber (26), forming a pump chamber, which is in commu nication avec le réservoir (22) et dans laquelle tourne un indication with the reservoir (22) and in which a rotor de pompe (27), ladite chambre de pompe (26) ayant un pump rotor (27), said pump chamber (26) having a orifice de refoulement qui communique avec l'intérieur de l'en discharge opening which communicates with the interior of the veloppe (28). veloppe (28). 3.- Machine selon la revendication 2 > caractérisée en ce 3.- Machine according to claim 2> characterized in that que la chambre de pompe (26) a un orifice de refoulement qui est. that the pump chamber (26) has a discharge port which is. relié par un tube (33) à l'orifice d'entrée de liquide de la trompe à liquide (4), dont l'orifice de sortie du mélange liquide-air est relie au réservoir (22). connected by a tube (33) to the liquid inlet orifice of the liquid horn (4), the outlet of which the liquid-air mixture is connected to the reservoir (22). 4.- Machine selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que l'enveloppe (28) entoure complètement la machine à l'exception de son arbre de sortie (29), en ce que l'orifice de refoulement de la pompe (21) est relié à un tube 637) de distribution du liquide de refroidissement, qui s'étend longitudinalement dans 11 espace annulaire entre l'enveloppe (28) et la carcasse (9) de la machine, et en ce qu'un tube (32) de retour du liquide de refroidissement s'étend,longitudinalement dans ledit espace annulaire à un emplacement diamétralement opposé à celui du tube de distribution (31) et est relié au réservoir (22), lequel comporte un orifice (39) d'évacuation d'air vers l'extérieur. 4.- Machine according to claim 2 or 3, characterized in that the casing (28) completely surrounds the machine with the exception of its output shaft (29), in that the discharge port of the pump ( 21) is connected to a tube 637) for distributing the coolant, which extends longitudinally in the annular space between the casing (28) and the casing (9) of the machine, and in that a tube ( 32) for the return of the coolant extends, longitudinally in said annular space at a location diametrically opposite that of the distribution tube (31) and is connected to the reservoir (22), which has an outlet (39) of air to the outside. 5.- Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'enveloppe (28) entoure complètement la machine à l'exception de son arbre de sortie (29), en ce que l'orifice de refoulement de la pompe (21) est relié à un tube (31) de distribution du liquide de refroidissement, qui s'étend longitudinalement dans l'espace annulaire entre l'enveloppe (28) et la carcasse (9) de la machine, et en ce qu'un tube (32) de retour du liquide de refroidissement s'étend longitudinalement dans ledit espace annulaire à un emplacement diamétralement opposé à celui du tube de distribution (31) et est relié à l'orifice d'entrée de liquide de la trompe à liquide (34), dont l'orifice de sortie du mélange liquide-air est relié au réservoir (22). 5.- Machine according to claim 2, characterized in that the casing (28) completely surrounds the machine with the exception of its output shaft (29), in that the discharge port of the pump (21) is connected to a coolant distribution tube (31) which extends longitudinally in the annular space between the casing (28) and the carcass (9) of the machine, and in that a tube ( 32) of coolant return extends longitudinally in said annular space at a location diametrically opposite to that of the distribution tube (31) and is connected to the liquid inlet orifice of the liquid tube (34) , whose outlet of the liquid-air mixture is connected to the reservoir (22). 6.- Machine selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que le carter (24) est fixé à une extrémité axiale de la machine et le rotor de pompe (27) est calé sur l'arbre (16) de la machine. 6.- Machine according to any one of claims 2 to 5, characterized in that the housing (24) is fixed to an axial end of the machine and the pump rotor (27) is fixed on the shaft (16) of the machine. 7.- Machine selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que l'orifice d'aspiration d'air de la trompe à liquide (34) est relié à un collecteur annulaire (36) qui est fixé ou fait partie intégrante de f'un (12) des deux flasques d'extrémité (12-et 13) de la machine et qui communique par plusieurs passages (37) avec l'intérieur de la machine.  7.- Machine according to any one of claims 2 to 6, characterized in that the air suction orifice of the liquid tube (34) is connected to an annular manifold (36) which is fixed or made integral part of one (12) of the two end flanges (12 and 13) of the machine and which communicates by several passages (37) with the interior of the machine. 8.- Machine selon l'une quelconque des revendications 2 à 7-, caractérisée en ce que la trompe à liquide (34) et au moins une partie du carter (24) sont logés à l'intérieur de l'enveloppe (28).  8.- Machine according to any one of claims 2 to 7-, characterized in that the liquid pump (34) and at least part of the housing (24) are housed inside the envelope (28) .
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