FR2644304A1

FR2644304A1 - Electric machine rotor with superconducting excitation winding

Info

Publication number: FR2644304A1
Application number: FR8903050A
Authority: FR
Inventors: Garri Mikhailovich Khutoretsky; Kury Grigorievich Tjurin; Viktor Stepanovich Yakovlev; Vladimir Divovich Varshavsky; Vladimir Nikolaevich Ispolatov
Original assignee: LENINGRADSKOE PROIZVODSTVENNOE
Current assignee: LENINGRADSKOE PROIZVODSTVENNOE
Priority date: 1989-03-08
Filing date: 1989-03-08
Publication date: 1990-09-14

Abstract

The invention relates to electric machines. The electric machine rotor includes a superconducting excitation winding which contains two parts which constitute two poles and which are wound in the same direction and are composed of saddle-shaped coils with multiple turns. An interpolar connection between the parts of the winding takes the form of two conductors 12 and 13 which prolong the highest exterior turns 14 and 15 into the heads 5a and 8a of the exterior coils 5 and 8 of the two parts of the winding. The conductors 12 and 13 are placed on the shell 9, 16 in such a way that they travel parallel to the perimeter of the winding and are offset along the axis of the rotor beyond the exterior turns 14 and 15 of the exterior coils 5 and 8. Electrical junctions between the conductors 12 and 13 lie in the neutral plane between the poles. The invention can be used in electric machines with superconducting excitation winding, for example in cryoturbogenerators.

Description

ROTOR DE MACHINE ELECTRIQUE
AVEC ENROULEMENT D'EXCITATION SUPRACONDUCTEUR
L'invention concerne les machines électriques et notamment les rotors de machines électriques avec enroulements d'excitation supraconducteurs, de cryoturbogénérateurs en particulier.ROTOR OF ELECTRIC MACHINE
WITH SUPERCONDUCTING EXCITATION WINDING
The invention relates to electric machines and in particular the rotors of electric machines with superconductive excitation windings, of cryoturbogenerators in particular.

L'enroulement d'excitation de rotor de machine électrique contient des parties qui constituent différents pôles de l'enroulement, et des connexions interpolaires entre les dites parties. The electric machine rotor excitation winding contains parts which constitute different poles of the winding, and interpolar connections between said parts.

On connait un rotor de machine électrique (SU, A, 201510) qui contient une carcasse et, sur elle, un enroulement d'excitation. L'enroulement est composé de deux parties qui constituent deux pôles d'enroulement, sont enrou léesdans un meme sens et contiennent chacune des bobines en forme de selle disposées l'une autour de l'autre et couplées en série. Chaque bobine en forne de selle possède des parties rectilignes qui s'étendent le long de l'axe du rotor, et des têtes de bobine orientées en travers de l'axe du rotor.L'enroulement comprend encore une connexion interpolaire entre les deux parties d'enroulement qui constituent des pôles différents; cette connexion se compose de deux barrettes courtes dont chacune raccorde entre elles, au plus court, les spires extérieures des bobines extérieures des différents pôles. Les barrettes de connexion sont disposées du côté des têtes de bobines dans des points diamétralenent opposés de la carcasse de telle façon que chaque barrette relie entre elles les parties, situées à proximité l'une de l'autre, des spires extérieures des bobines extérieures des pôles différents. We know an electric machine rotor (SU, A, 201510) which contains a carcass and, on it, an excitation winding. The winding is composed of two parts which constitute two winding poles, are wound in the same direction and each contain saddle-shaped coils arranged around one another and coupled in series. Each saddle-shaped coil has rectilinear parts which extend along the axis of the rotor, and coil heads oriented across the axis of the rotor. The winding further comprises an interpolar connection between the two parts winding which constitute different poles; this connection consists of two short bars, each of which connects the outer turns of the outer coils of the different poles to the shorter one. The connection strips are arranged on the side of the coil heads in diametrically opposite points of the carcass so that each strip connects the parts, located close to one another, of the outer turns of the outer coils of the different poles.

Ces derniers temps beaucoup d'efforts ont été employés pour la création des machines électriques avec enroulement d'excitation supraconducteur. In recent times a lot of effort has been spent on the creation of electric machines with superconductive excitation winding.

Pour les conducteurs qui constituent l'enroulement d'excitation de telles machines on fait appel à des matériaux possédant la propriété de supraconduction. Ea résistance électrique de ces matériaux disparaît quand ils se refroidissent jusqu'à des températures voisines du zéro absolu (4 à 50K). Alors des dégagements de chaleur dans le supraconducteur, même peu importants, peuvent élever 1a température de l'enroulement et, par conséquent, affecter sérieurement sa capacité de conduire le courant. Pour améliorer les conditions de refroidissement de l'enroulement d'excitation supraconducteur, on donne à ses bobines une forme de selle épousant le cylindre rotorique. For the conductors which constitute the excitation winding of such machines, materials having the property of superconduction are used. The electrical resistance of these materials disappears when they cool down to temperatures close to absolute zero (4 to 50K). Then, even small amounts of heat in the superconductor can raise the temperature of the winding and therefore affect its ability to conduct current in a serious way. To improve the cooling conditions of the superconductive excitation winding, its coils are given a saddle shape matching the rotor cylinder.

On connait un rotor de machine électrique avec enroulement supraconducteur (DE, C, 2804654) comprant une carcasse et, sur son pourtour, un enroulement d'excitation supra- conducteur composé de deux parties qui, respectivement, constituent les deux poles de l'enroulement et sont enroulées dans un même sens. Chacune de ces deux parties de l'en- roulement contient des bobines à spires multiples en forme de selle, disposées l'une autour de l'autre et couplées en série ;; chaque bobine comporte des parties rectilignes s'étendant le long de l'axe du rotor et des têtes de bobine orientées en travers de ltaxe du rotor. 'l'enroulement d'ex- citation possède encore une connexion interpolaire entre ses parties constituant différents drôles. We know an electric machine rotor with superconductive winding (DE, C, 2804654) comprising a carcass and, on its periphery, a superconductive excitation winding composed of two parts which, respectively, constitute the two poles of the winding and are wound in the same direction. Each of these two parts of the winding contains coils with multiple saddle-shaped coils, arranged around one another and coupled in series ;; each coil has rectilinear parts extending along the axis of the rotor and coil heads oriented across the axis of the rotor. the excitation winding still has an interpolar connection between its parts constituting different funny ones.

Si pour un tel enroulement supraconducteur on prévoit dans la zone des te tes de bobines une connexion interpolaire en forme de barrettes courtes qui raccordent extre elles les spires extérieures des bobines extérieures appartenant aux différents pôles mais situées côte à côte, comme dans les machines électriques classiques1 ceci conduira à des effets indésirables. If, for such a superconductive winding, an interpolar connection in the form of short bars is provided in the region of the coil heads which connect the external turns of the external coils belonging to the different poles but located side by side, as in conventional electrical machines1 this will lead to unwanted effects.

Une telle barrette courte peut être détruite par de grands efforts thermomecaniques engendrés en régime de réfri-cérateur du rotor. Cette probabilité fait baisser la sécurité de fonctionne-.ent du rotor. Such a short bar can be destroyed by large thermomechanical forces generated in the refrigerator's cooling system. This probability lowers the operating safety of the rotor.

Le point de ponction des parties dlenroulezent qui constituent différents pâles offre une résistance au passage du courant et, de ce fait, devient un siège de dégage- ment assez fort de chaleur lors du fonctionnement de la macnine électrique. Pour cela, la trop grande proximité de ce point et des spires de l'enroulement crée un risque d'echauffement de celui-ci.Quand la connexion interpolaire est réalisée dans la zone dPs tetes de bobines, elle se trouve dans un champ magnétique de forte intensité généré par l'enroulement d'excitation, ce qui, d'une part, fait croit- re la résistance électrique au point de~ onction des parties d'enroulement et, avec elle, le dégagement de chaleur, et d'autre part, provoque un plus fort échauffement de la connexion interpolaire si elle se déplace par rapport à la carcasse. L'échauffement de l'enroulement d'excitation, comme il a été dit plus haut, entraîne une dégradation considérable de la capacité conductrice de l'enroulement supraconducteur et, par la, une baisse de la securite de fonctionnerent du rotor.En outre, l'emDlacement de la c:oflnexion interpolaire dans la zone de têtes de bobines de l'enroule ment d'excitation empeche d'acceRSer au point de jonction des parties d'enroulement pendant 1' exécution de la conne rion interpolaire, les visites et les réparations de cette connexion. The puncture point of the winding parts which constitute different blades offers resistance to the passage of current and, therefore, becomes a seat of rather strong heat release during the operation of the electric machine. For this, the too close proximity of this point and the turns of the winding creates a risk of heating of the latter. When the interpolar connection is made in the area of the coil heads, it is in a magnetic field of high intensity generated by the excitation winding, which, on the one hand, makes the electrical resistance increase at the point of ~ anointing of the winding parts and, with it, the release of heat, and on the other hand, causes a stronger heating of the interpolar connection if it moves relative to the carcass. The heating of the excitation winding, as has been said above, results in a considerable deterioration of the conductive capacity of the superconductive winding and, thereby, a reduction in the operational safety of the rotor. the location of the interpolar connection in the coil head area of the excitation winding prevents access to the junction point of the winding parts during the execution of the interpolar connection, visits and repairs to this connection.

La présente invention a pour but la création d'un rotor de machine électrique avec enroulement d'excitation supraconducteur, dans lequel la connexion interpolaire est réalisée d'une manière qui permet de réduire le déage..ent de chaleur dans la connexion interpolaire et l'effet qu'il exerce sur l'enroulement d'excitation, de faciliter l'accès à la connexion interpolaire et, par cela même, d'améliorer de sécurité de fonctionnement du rotor et simplifier l'eié cution de cette connexion, les visites et les réparations. The object of the present invention is to create an electric machine rotor with a superconductive excitation winding, in which the interpolar connection is made in a manner which makes it possible to reduce the heat loss in the interpolar connection and the effect it exerts on the excitation winding, to facilitate access to the interpolar connection and, thereby, to improve operating safety of the rotor and to simplify the eié cution of this connection, the visits and repairs.

Le but visé par l'invention est atteint grâce à un rotor de machine électrique avec enroulement supraconducteur, qui contient une carcasse et, sur elle, un enroulenent d'excitation supracondùcteur comprenant deux parties qui, respectivement, constituent deux pôles de l'enroulement supraconducteur, sont enroulées dans un même sens et contie.zneni chacune des bobines à spires multiples, en forme de selle, couplées en série et disposées l'une autour de l'autre, chaque bobine possédant des parties rectiligne orientées le long de l'axe du rotor et des têtes de bobines orientées en -- travers de l'axe du rotor, et une connexion interpolaire entre les parties de l'enroulement d'excitation supraconducteur qui constituent différents pôles, rotor dans leauel selon l'invention, la connexion interpolaire est réalisée sous forme de conducteurs prolongeant les spires extérieures, les plus hautes, des têtes des bobines extérieu- res appartenant aux parties d'enroulement qui constituent différents pôles, ce prolongement va dans le sens de bobinage de ces bobines et lestidsconducteurs sont placés sur la carcasse de telle façon qu'ils s1 étendent selon la périphérie de l'enroulement d'excitation supraconducteur et sont déportés dans le sens de l'axe du rotor au-delà des spires extérieures des bobines extérieures, la jonction électrique desdits conducteurs entre eux étant réalisée sur la ligne-neutre entre les pôles. The object of the invention is achieved by an electric machine rotor with superconductive winding, which contains a carcass and, on it, a superconductive excitation winding comprising two parts which, respectively, constitute two poles of the superconductive winding. , are wound in the same direction and contie.zneni each of the coils with multiple turns, saddle-shaped, coupled in series and arranged around one another, each coil having rectilinear parts oriented along the axis of the rotor and of the coil heads oriented across the axis of the rotor, and an interpolar connection between the parts of the superconductive excitation winding which constitute different poles, rotor in the water according to the invention, the interpolar connection is made in the form of conductors extending the highest outer turns of the heads of the outer coils belonging to the winding parts which c different poles are formed, this extension goes in the winding direction of these coils and the conductive conductors are placed on the carcass in such a way that they extend along the periphery of the superconductive excitation winding and are offset in the direction of the axis of the rotor beyond the outer turns of the outer coils, the electrical junction of said conductors between them being carried out on the neutral line between the poles.

Dans une telle réalisation de la connexion interpolaire le point de jonction des parties d'enroulement qui constituent différents poles est éloigné de l'enroulement d'ex- citation proprement dit, ce qui affaiblii l'actim sur l'enroulement du dégagement de chaleur qui a lieu au point de jonction des parties d'enroulement. Du fait que la connexion interpolaire est déportée hors de la zone destêtes de bobines, celle du champ magnétique maximum, l'échauffement du point de jonction des parties de l'enroulement est moins fort. L'action du champ magnétique sur la connexion interpolaire s'affaiblit encore plus parce que le point de jonction se trouve sur la ligne neutre entre les poles. In such an embodiment of the interpolar connection, the junction point of the winding parts which constitute different poles is distant from the excitation winding itself, which weakens the actim on the winding of the heat release which takes place at the junction of the winding parts. Because the interpolar connection is offset outside the coil head area, that of the maximum magnetic field, the heating of the junction point of the winding parts is less strong. The action of the magnetic field on the interpolar connection weakens even more because the junction point is on the neutral line between the poles.

La longueur assez grande de la connexion interpolaire la préserve de destruction lors de la réfrigération du rotor. Disposée hors de la zone des têtes de bobines sur une circonférence parallèle au pourtour de l'enroulement, la connexion interpolaire est plus facilement accessible, ce qui simplifie sa réalisation, les visites et les répsra- tions. The rather long length of the interpolar connection preserves it from destruction during the cooling of the rotor. Arranged outside the area of the coil heads on a circumference parallel to the circumference of the winding, the interpolar connection is more easily accessible, which simplifies its production, visits and repairs.

De préférence, les conducteurs de la connexion interpolaire doivent avoir une meme longueur et être joints l'un à l'autre en deux points diametralement opposés sur la ligne neutre entre les pôles. Preferably, the conductors of the interpolar connection must have the same length and be joined to each other at two diametrically opposite points on the neutral line between the poles.

Une telle exécution de a connexion interpolaire assure une symétrie du rotor, thermique, magnétique et mécanique. D'autre part, avec une telle connexion interpolaire le point de jonction des conducteurs et le tronçon de conducteur entre deux points de jonction sont parcourus par un courant deux fois moindre que le courant d'excitation de l'enroulement, ce qui rehausse la friabilité de la connexion interpolaire. Such an execution of an interpolar connection ensures symmetry of the rotor, thermal, magnetic and mechanical. On the other hand, with such an interpolar connection, the junction point of the conductors and the section of conductor between two junction points are traversed by a current twice as low as the excitation current of the winding, which increases the friability. of the interpolar connection.

I1 est préférable de poser les conducteurs de la connexion interpolaire dens une rainure au ulnaire pratiquée sur le pourtour de la carcasse et de les fixer dans des éléments isolants en U qui les entourent et qui sont répartis le long de la rainure et séparés l'un de l'autre par des espaces laissant passer l'agent réfrigérant. It is preferable to lay the conductors of the interpolar connection in a groove in the ulnar formed on the periphery of the carcass and to fix them in insulating U-shaped elements which surround them and which are distributed along the groove and separated one by one. on the other by spaces allowing the coolant to pass.

Cette disposition permet d'immobiliser d'une façon su- re la connexion interpolaire sur la carcasse du rotor, ce qui diminue l'échauffement de la connexion interpolaire dû eu déplacement éventuel de ses conducteurs dans le champ magnétique pendant le fonctionnement de la machine électrique. Elle permet, par ailleurs, de refroidir la connexion interpolaire d'une façon efficace. This arrangement makes it possible to immobilize the interpolar connection securely on the rotor casing, which reduces the heating of the interpolar connection due to possible displacement of its conductors in the magnetic field during the operation of the electric machine. . It also makes it possible to cool the interpolar connection effectively.

Ci-dessous l'invention est illustrée par une description détaillée d'un exemple de sa réalisation donnée en regard des dessins annexés sur lesquels: la fig.l représente d'une façon schématique un enroulement
d'excitation du rotor de machine électrique, déve
loppé dans le plan du dessin, avec une connexion
interpolaire réalisée selon la présente invention; la fig.2 est une vue partielle en plan d'un rotor sans an
neau de bandage, développée dans le plan du dessin
et présentant une coupe qui montre la posi
tion des conducteurs de la connexion interpolaire
par rapport aux bobines de l'enroulement; la fig.3 est une coupe suivant la ligne III-III sur la zig.2; la fig.4 est une coupe suivant la ligne IV-IV sur la fig.2; la fig.5 est une coupe suivant la ligne V-V sur la fig.2;et la fig.6 est une coupe suivant la ligne VI-VI sur la fig.2.Below the invention is illustrated by a detailed description of an example of its embodiment given with reference to the accompanying drawings in which: FIG. 1 schematically represents a winding
excitation of the rotor of an electrical machine,
loped in the drawing plane, with a connection
interpolar produced according to the present invention; fig.2 is a partial plan view of a rotor without year
bandage, developed in the drawing plane
and presenting a cut which shows the posi
tion of the conductors of the interpolar connection
relative to the coils of the winding; fig.3 is a section along line III-III on zig.2; fig.4 is a section along line IV-IV in fig.2; fig.5 is a section along the line VV in fig.2; and fig.6 is a section along the line VI-VI in fig.2.

Un rotor de machine électrique contient un enroulement d'excitation supraconducteur représenté schématiquement sur la fig.1 et comprenant deux parties 1 et 2 qui constituent respectivement deux pôles, N et S, de l'enroulement d'excitation. Comme on peut voir sur la fiv.1, les parties 1 et 2 de l'enroulement d'excitation sont bobinées dans un meme sens. La partie 1 de l'enroulement d'excitation contient plusieurs bobines à spires multiples 3, 4 et 5, en forme de selle, disposées l'une autour de l'autre et couplées en série.De même, la partie 2 de l'enroulement d'excitation contient plusieurs bobines à spires multiples 6, 7 et 8, en forme de selle, disposées l'une autos de l'autre et couplées en série, dont la position est symétrique-par rapport à celle des bobines respectives 3, 4 et 5 de la partie 1. Chaque bobine 3, 4, 5, 6, 7 et 8 possède deux branches rectilignes qui passent le long de l'axe du rotor (et sont verticales sur la fig.1), et deux têtes de bobines orientées en trz- vers de l'axe du rotor tsar la fig.1 leurs projections sont horizontales).Une connexion interpolaire est réalisée entre les parties - 1 et 2 de l'enroulement d'excitation du côté des têtes des bobines 3a, 4a, 5a, 6a, 7a et Sa des bobines respectives 3, 4, 5, 6, 7 at 8. An electric machine rotor contains a superconductive excitation winding shown diagrammatically in FIG. 1 and comprising two parts 1 and 2 which respectively constitute two poles, N and S, of the excitation winding. As can be seen in fiv. 1, parts 1 and 2 of the excitation winding are wound in the same direction. Part 1 of the excitation winding contains several coils with multiple turns 3, 4 and 5, in the form of saddle, arranged one around the other and coupled in series. Likewise, part 2 of the excitation winding contains several coils with multiple turns 6, 7 and 8, saddle-shaped, arranged one with the other and coupled in series, the position of which is symmetrical with respect to that of the respective coils 3, 4 and 5 of part 1. Each coil 3, 4, 5, 6, 7 and 8 has two rectilinear branches which pass along the axis of the rotor (and are vertical in fig. 1), and two heads of coils oriented in trz- towards the axis of the tsar rotor fig. 1 their projections are horizontal). An interpolar connection is made between parts - 1 and 2 of the excitation winding on the side of the heads of the coils 3a, 4a, 5a, 6a, 7a and Sa of the respective coils 3, 4, 5, 6, 7 at 8.

Le fil de bobinage de l'enroulement d'excitation supra conducteur se corpose ae plusieurs centaines de fils supraconducteurs très fins fabriqués, par exemple d'un alliase titarie-niobium enserrés dans une matrice stabilisatrice faite d'un métal à haute conductibilité électrique, par exemple de cuivre. The winding wire of the superconductive excitation winding is made up of several hundreds of very fine superconductive wires manufactured, for example from a titanium-niobium alloy enclosed in a stabilizing matrix made of a metal with high electrical conductivity, by example of copper.

D'une manière plus détaillée la disposition des bobines de l'enroulement d'excitation et le principe de réalisation de la connexion interpolaire sont représentés sur les fig.2, 3, 4, 5 et 6. In a more detailed manner, the arrangement of the coils of the excitation winding and the principle of making the interpolar connection are shown in FIGS. 2, 3, 4, 5 and 6.

Les bobines 3 à 8 (fig.l) de l'enroulement d'excita- tion sont logées dans le noyau métallique 9 (fig.3) de la carcasse du rotor. La pose des bobines de 11 enroulement l'excitation est réalisée de façon usuelle, notamment leurs branches rectilignes sont placées dans des encoches longitudinales (non représentées) du noyau 9 de la carcasse, et les têtes des bobines, sur les surfaces latérales cylindriques des extrémités du noyau 9. Les têtes des bobines sont séparées par des pinces d'écartement en matière isolante entre lesquelles se forment des canaux de passage pour l'agent réfrigérant, par exemple de l'hélium liquide. The coils 3 to 8 (fig.l) of the excitation winding are housed in the metal core 9 (fig.3) of the rotor casing. The laying of the winding coils 11 the excitation is carried out in the usual way, in particular their rectilinear branches are placed in longitudinal notches (not shown) of the core 9 of the carcass, and the heads of the coils, on the cylindrical lateral surfaces of the ends of the core 9. The heads of the coils are separated by spacers of insulating material between which are formed passage channels for the coolant, for example liquid helium.

Comme l'indique la fig.2, les têtesdes bobines 4a, 5a, 7a et 8a appartenant aux bobines respectives 4, 5, 7 et 8 (fig.l) sont séparées par des pièces d'écartement 10 (la fig.2 n'en laisse voir que deux) entre lesquelles se forment des canaux tl de refroidissement de l'enroulement d'excita- tion. Il est à noter que le nombre réel de ces canaux dépas- se largement celui visible sur la fig.2. As shown in fig.2, the heads of the coils 4a, 5a, 7a and 8a belonging to the respective coils 4, 5, 7 and 8 (fig.l) are separated by spacers 10 (fig.2 n 'shows that only two) between which are formed channels tl for cooling the excitation winding. It should be noted that the actual number of these channels greatly exceeds that visible in fig.2.

La connexion interpolaire est constituée de deux conducteurs 12 et 13 (fig.2, 3, 4, 5 et 6) qui prolongent respectivement les spires extérieures les plus hautes 14 et 15 des bobines extérieures 5 et 8 des parties 1 et 2 de l'enroulement d'excitation, respectivement, dans le sens de bobines. Les conducteurs 12 et 13, co-,ne ceux des bobines 3 à 8, ont leur propre isolement (non représenté sur le dessin). The interpolar connection consists of two conductors 12 and 13 (fig. 2, 3, 4, 5 and 6) which respectively extend the highest outer turns 14 and 15 of the outer coils 5 and 8 of parts 1 and 2 of the excitation winding, respectively, in the direction of coils. The conductors 12 and 13, co-, not those of the coils 3 to 8, have their own insulation (not shown in the drawing).

La carcasse du rotor comporte un anneau 16 en =altière isolante placé sur l'extrémité du noyau 9 (fig.3) Pu-delà des spires extérieures 14 et 15 (fig.2) des bobines exterieures 5 et 8 (fig.1) des parties 1 et 2 de lienroulemen. The rotor carcass comprises a ring 16 in = insulating hawser placed on the end of the core 9 (fig. 3) Beyond the outer turns 14 and 15 (fig. 2) of the outer coils 5 and 8 (fig. 1) of parts 1 and 2 of lienroulemen.

d'excitation. La surface cylindrique de l'anneau 16 présente une rainure annulaire 17 (fig.2, 3, 4, 5 et 6) ouverte du côté des bobines de l'enroulement d'excitation. Dans la rainure 17 sont logés les conducteurs 12 et 13 qui, de cette façon, passent parallèlement au pourtour de l'enroulement d'excitation et sont déportés vers l'extérieur suivant l'axe du rotor en dehors des spires extérieures 14 et 15 des bobines extérieures 5 et 8. Le conducteur 12 passe du bout de la spire extérieure la plus haute 14 de la bobine extérieure 5, c'est-à-dire du milieu de la tête 5a de ladite bobine, parallèlement au pourtor de l'enroulement d'excitation presque sur toute sa longueur, et se termine au point disposé en regard du milieu de la tête de bobine 5a.Le conducteur 13 stétend du bout de la spire extérieure la plus haute 15 de la bobine extérieure 8, c'est-à-dire du milieu de la tête 8a de ladite bobine, parallèlement au pourtour de l'enroulement d'excitation presque sur toute sa longueur, et se termine au point disposé en regard du milieu de la tête de bobine 8a. Ainsi les longueurs des conducteurs 12 et 13 sont identiques.of excitement. The cylindrical surface of the ring 16 has an annular groove 17 (fig. 2, 3, 4, 5 and 6) open on the side of the coils of the excitation winding. In the groove 17 are housed the conductors 12 and 13 which, in this way, pass parallel to the periphery of the excitation winding and are offset towards the outside along the axis of the rotor outside the outer turns 14 and 15 of the external coils 5 and 8. The conductor 12 passes from the end of the highest external turn 14 of the external coil 5, that is to say from the middle of the head 5a of said coil, parallel to the periphery of the winding of excitation almost over its entire length, and ends at the point located opposite the middle of the coil head 5a. The conductor 13 extends from the end of the highest external coil 15 of the external coil 8, that is to say that is to say from the middle of the head 8a of said coil, parallel to the periphery of the excitation winding almost over its entire length, and ends at the point arranged opposite the middle of the coil head 8a. Thus the lengths of the conductors 12 and 13 are identical.

Les conducteurs 12 et 13 sont collés entre eux et fixés dans la rainure annulaire 17 au moyen d'éléments 18 en U oui les entourent et oui sont fabriqués en matière isbîan- te. Les éléments 18 en U sont répartis d'une façon régulière le long de la rainure aenalaire 17 et séparés entre eux par des espaces qui laissent passer l'agent réfrigérant. The conductors 12 and 13 are glued to each other and fixed in the annular groove 17 by means of U-shaped elements 18, yes they surround them and yes are made of insulating material. The U-shaped elements 18 are distributed in a regular manner along the auxiliary groove 17 and separated from each other by spaces which allow the coolant to pass.

Ces espaces communiquent avec les canaux Il de refroidissement de l'enroulement d'excitation. Pour plus de simplicité, la fig.2 ne montre que quelques éléments 18 en U, tan- dis que leur nombre réel atteint plusieurs dizaines (il est égal au nombre des canaux 11).These spaces communicate with the cooling channels II of the excitation winding. For simplicity, fig.2 shows only a few U-shaped elements 18, while their actual number reaches several tens (it is equal to the number of channels 11).

Les parties 1 et 2 de l'enroulement d'excitation, les pièces d'écartement 10 et les éléments 18 sont entourés dtun anneau de bandage 19 (fig.3, 4, 5 et 6) qui passe le long de la circonférence du rotor. Sur la fig.2 cet anneau de bandage n'est pas représenté. Parts 1 and 2 of the excitation winding, the spacers 10 and the elements 18 are surrounded by a bandage ring 19 (fig. 3, 4, 5 and 6) which passes along the circumference of the rotor . In fig.2 this bandage ring is not shown.

Les conducteurs 12 et 13 posés dans la rainure 17 (fig. The conductors 12 and 13 placed in the groove 17 (fig.

2, 3, 4, 5 et 6) ont deux jonctions électriques en deux points. Un point 20 de jonction des conducteurs 12 et 13 se trouve dans un point de la ligne neutre entre les pâles N et S, un autre point 21 colncide avec un point dia,étrP- lement opposé de la ligne neutre. I1 est à noter que la ligne neutre appartient au plan neutre dont chaque point se trouve à une même distance des deux pôles, N et S, constitués par l'enroulement d'excitation, c'est-à-dire au plan de symétrie de cet enroulement qui passe par l'axe du rotor entre les parties 1 et 2 de l'enroulement d'excitation.Ce plan coupe la surface cylindrique ou rotor suivant des lignes 22 et 23 tracées sur la fig.1 avec des traits interrompua mixtes.2, 3, 4, 5 and 6) have two electrical junctions at two points. A point 20 of junction of the conductors 12 and 13 is located in a point of the neutral line between the blades N and S, another point 21 coincides with a point dia, very opposite to the neutral line. It should be noted that the neutral line belongs to the neutral plane, each point of which is at the same distance from the two poles, N and S, formed by the excitation winding, that is to say to the plane of symmetry of this winding which passes through the axis of the rotor between parts 1 and 2 of the excitation winding. This plane cuts the cylindrical or rotor surface along lines 22 and 23 drawn in fig.1 with mixed broken lines.

On peut également utiliser des conducteurs 12 et 13 plus courts et de longueurs différentes, ayant entre eux une seule jonction (au point 20 ou au point 21) dans le plan neutre entre les pôles. One can also use shorter conductors 12 and 13 of different lengths, having a single junction between them (at point 20 or at point 21) in the neutral plane between the poles.

La jonction électrique des conducteurs 12 et 13 est réalisée selon un procédé ordinaire connu, par exenle par soudage ultrasonique. Au point de jonction les conducteurs 12 et 13 sont serrés par un tube de cuivre 24 pour sn:z?te la jonction des conducteurs et pour améliorer ainsi leur stabilisation. The electrical junction of the conductors 12 and 13 is carried out according to a known ordinary process, for example by ultrasonic welding. At the junction point the conductors 12 and 13 are clamped by a copper tube 24 to sn: z? Te the junction of the conductors and thus to improve their stabilization.

Toute machine électrique avec enroulement d'excitation supraconducteur fonctionne avec son rotor réfrigéré. Quand, en régime de mise en froid, on introduit un agent réfrisé- rant dans la machine électrique, la température de la carcasse du rotor et de l'enroulement d'excitation baisse de 300 OC à peu près, ce qui entre un changement considérable des dimensions de la carcasse et de ltenroulement d'excitation. Alors la connexion interpolaire, comme tout l'enroulement d'excitation d'ailleurs, est exposée à l'action d'efforts thermomécaniques considérables. Any electric machine with superconductive excitation winding works with its refrigerated rotor. When, in cooling mode, a refrigerant is introduced into the electric machine, the temperature of the rotor casing and of the excitation winding drops approximately 300 OC, which enters a considerable change the dimensions of the carcass and the excitation winding. Then the interpolar connection, like all the excitation winding moreover, is exposed to the action of considerable thermomechanical forces.

La longueur de chacun des conducteurs 12 et 13 de la connexion interpolaire égale au moins un quart du pourtour de ltenroulemenç d'excitation ou, dans une variante préférable de réalisation de la connexion interpolaire, est pro cane de la longueur totale dudit pourtour. Cette étendue relativement grande des conducteurs 12 et 13 leur permet de supporter les variations de leurs cotes linéaires > dues aux chPagenents considérables de température, sans se détruire, ce qui améliore la sûreté de fonctionnement du rotor. The length of each of the conductors 12 and 13 of the interpolar connection is equal to at least a quarter of the circumference of the excitation ltenroulemenç or, in a preferable variant embodiment of the interpolar connection, is pro cane of the total length of said periphery. This relatively large extent of the conductors 12 and 13 allows them to withstand the variations in their linear dimensions> due to considerable temperature changes, without destroying themselves, which improves the operational reliability of the rotor.

Quand la machine électrique est en marche, un courant d'excitation circule dans les parties 1 et 2 de l'enroulement, dont la direction est indiquée par des flèches sur le fig.1. Aux points 20 et 21 de jonction des conducteurs 12 et 13 le contact électrique est en partie réalisé à travers la matrice stabilisatrice qui, à la différence du supraconducteur, oppose au courant une certaine résistance électrique. Ceci provoque aux points de jonction 2n et 21 des conducteurs 12 et 13 un dégagement de chaleur d'autant plus fort quelavaleur de résistance est plus grande. When the electric machine is running, an excitation current flows in parts 1 and 2 of the winding, the direction of which is indicated by arrows in fig.1. At the points 20 and 21 of the junction of the conductors 12 and 13 the electrical contact is partly made through the stabilizing matrix which, unlike the superconductor, opposes a certain electrical resistance to the current. This causes at the junction points 2n and 21 of the conductors 12 and 13 a heat release all the stronger the higher the resistance value.

Etant donné que les points 20 et 21 de jonction des condocteurs 12 et 13 sont déportés suivant l'axe du rotor au -delà des têtes 5a et 8a des bobines extérieures 5 et 8, l'influence sur ces points de jonction du chant magnétique engendré par l'enroulement d'excitation et caractérisé par une intensité assez forte dans la zone des têtes de bobines 5a et âa, s'affaiblit. Une diminution de cette influence du chant magnétique est obtenue grRce encore au fait que les points de jonction 20 et 21 se trouvent dans le plan neutre entre les pâles N et S.En général, l'action d'un champ mag nétique de forte intensité augmente la résistance électrique d'un conducteur, il est donc évident ou'en déplaçant les points de jonction 20 et 21 vers la zone du minimun de champ magnétique on diminue leur échauffement. Since the points 20 and 21 of the junction of the conductors 12 and 13 are offset along the axis of the rotor beyond the heads 5a and 8a of the external coils 5 and 8, the influence on these junction points of the magnetic song generated by the excitation winding and characterized by a fairly strong intensity in the region of the coil heads 5a and âa, weakens. A reduction in this influence of the magnetic edge is obtained thanks to the fact that the junction points 20 and 21 are in the neutral plane between the blades N and S. In general, the action of a magnetic field of high intensity increases the electrical resistance of a conductor, it is therefore obvious that by moving the junction points 20 and 21 towards the zone of the minimum of magnetic field, their heating is reduced.

I1 importe aussi que les points de jonction 20 et 21, où le dégagement de chaleur est plus fort qu'ailleurs, soient éloignés des têtes 5a et Sa des bobines extérieures 5 et 8, ceci diminue l'influence de la chaleur dégagée aux points de jonction 20 et 21 sur l'enroulement d'excitation. It is also important that the junction points 20 and 21, where the heat generation is stronger than elsewhere, be distant from the heads 5a and Sa of the outer coils 5 and 8, this reduces the influence of the heat given off at the points of junction 20 and 21 on the excitation winding.

ba réduction du dégagement de chaleur aux points de çorc- tion 20 et 21 et la diminution de l'influence de ce dégage- ent de chaleur sur l'enroulement d'excitation baisse la probabilité d'échauffement de l'enroulement et de la chute, due à cet échauffement, de sa capacité de conduire le courant, qui pourrait entralner une perte de supraconductibilité. Tcut ceci améliore la sûreté de fonctionnement du rotor. ba reduction of the heat generation at the hot spots 20 and 21 and the reduction of the influence of this heat generation on the excitation winding decreases the probability of heating of the winding and the fall , due to this heating, its ability to conduct current, which could lead to a loss of superconductivity. Tcut this improves the operational reliability of the rotor.

En utilisant pour la connexion interpolaire selon l'invention des conducteurs 12 et 13 d'une même longueur et en situant les points 20 et 21 de jonction électrique aux points diamétralement opposés du plan neutre, on ne dérange pas la symétrie du rotor, athermique, magnétique et mécanique, ce qui est très important si l'on veut assurer une haute fiamilité de fonctionnement du rotor à des vitesses de rotation élevées. By using conductors 12 and 13 of the same length for the interpolar connection according to the invention and by locating the points 20 and 21 of electrical junction at the diametrically opposite points of the neutral plane, the symmetry of the athermic rotor is not disturbed, magnetic and mechanical, which is very important if we want to ensure a high operating reliability of the rotor at high rotational speeds.

Grâce au fait que les points 20 et 21 de jonction électrique et les tronçons des conducteurs 12 et 13 entre les points 20 et 21 de Jonction sont parcourus par un courant deux fois moindre que le courant dans l'enroulement d'excitation, la chaleur dégagée aindits ponts est distribuée plus régulièrement dans la connexion interpolaire. Avec cela, pour lesdits tronçons des~conducteurs 12 et 13 la marge de courant devient plus grande. Ces avantages a:néliorent la fiabilité de la connexion interpolaire et, avec elle, la sûreté de fonctiormement du rotor. Thanks to the fact that the points 20 and 21 of the electrical junction and the sections of the conductors 12 and 13 between the points 20 and 21 of the Junction are traversed by a current half the amount of the current in the excitation winding, the heat released aindits bridges is distributed more regularly in the interpolar connection. With this, for said sections of ~ conductors 12 and 13 the current margin becomes greater. These advantages have: improve the reliability of the interpolar connection and, with it, the operational reliability of the rotor.

Les vibrations éventuelles dans une machine électrique en marche peuvent provoquer des déplacements de la connexion interpolaire dans le champ magnétique de l'enroulement d'excitation. Un déplacement de la connexion interpolaire peut également être dû à l'influence des forces importantes -qui agissent sur l'enroulement d'excitation dans un champ magnétique intense. Comme indiqué plus haut, de tels déplacements, meme s'ils sont insignifiants, sont indésirables au plus haut degré, car ils provoquent un échauffement des conducteurs de la connexion interpolaire sous l'effet des forces de frotSe-ent oui agissent sur les conducteurs et des courants qui y sont induits.Les éléments 18 en U oui embrassent les conducteurs 12 et 13 logés dans la rainure 17, fixent les conducteurs d'une façon sure sur le carcase du rotor, empêchant leur déplacer.nt par rapport à la carcasse et prévenant leur échauffement qui résulterait d'un tel déplacement. Any vibrations in a running electrical machine can cause displacement of the interpolar connection in the magnetic field of the excitation winding. A displacement of the interpolar connection may also be due to the influence of large forces - which act on the excitation winding in an intense magnetic field. As indicated above, such displacements, even if they are insignificant, are undesirable in the highest degree, because they cause the conductors of the interpolar connection to heat up under the effect of the forces of friction Yes act on the conductors and currents which are induced there. The elements 18 in U yes embrace the conductors 12 and 13 housed in the groove 17, fix the conductors in a sure way on the carcase of the rotor, preventing their displacement.nt compared to the carcass and preventing their heating which would result from such a displacement.

Des canaux 11 de refroidissement de l'enroulement d'excitation l'agent réfrigérant pénètre dans les espaces entre les éléments 18 en U et refroidit de façon efficace la connexion interpolaire constituée par les conducteurs 12 et 13, ce cui empêche leur échauffement et l'afflux de la chaleur à l'enroulement d'excitation supraconducteur, et améliore de ce fait la sécurité de fonctionnement du rotor. Channels 11 for cooling the excitation winding the refrigerant enters the spaces between the U-shaped elements 18 and effectively cools the interpolar connection formed by the conductors 12 and 13, which prevents their heating and the influx of heat to the superconductive excitation winding, and thereby improves the operational safety of the rotor.

La disposition de la connexion interpolaire en dehors de la zone des têtes 5a et 8a des bobines 5 et 8 sur une ligne parallèle au pourtour de l'enroulement facilite l'ac cès aux points 20 et 21 de jonction des conducteurs 12 et 13, réduisant ainsi la probabilité d'endommagement de l'enroulement d'excitation pendant 11 exécution des connexions électriques et leur réparation, et facilitant tent ces opé ratios que les visites des points de jonction. The arrangement of the interpolar connection outside the area of the heads 5a and 8a of the coils 5 and 8 on a line parallel to the periphery of the winding facilitates access to the points 20 and 21 of junction of the conductors 12 and 13, reducing thus the probability of damage to the excitation winding during the execution of the electrical connections and their repair, and facilitating these ope ratios as visits to the junction points.

Claims

CLAIMS 1. Rotor of an electric machine with a superconductive winding which contains a carcass (9, 16) and, on it, a superconductive excitation winding comprising of 1x parts (1 and 2) which constitute two respective batteries (N and S) of the '' superconductive winding, are wound in the same direction and each have multiple saddle-shaped coils (3, 4, 5, 6, 7 and 8) arranged around one another and coupled in series, each coil having rectilinear branches which extend along the axis of the rotor, and coil heads (3z, 4a, 5z, 6a, 7a and 8a) oriented across the axis of the rotor, and further comprising a interpolar connection between the parts (1 and 2) of the superconductive excitation winding which constitute different poles (N and S), made in that said interpolar connection is made in the form of two conductors (12 and 13) which extend the highest outer turns (14 and 15) dPn heads (5a and 8a) of the outer coils (5 and 8) of said respective parts (1 and 2) in the direction of ocoirè of these coils, and said conductors are placed on the carcass (9,

16) in such a way that they pass along the periphery of the superconductive winding and are offset in the direction of the axis of the rotor beyond the outer turns (14 and 15) of the outer coils (5 and 8), the electrical junction of the conductors being carried out in the neutral plane between the poles (and S).

2. Rotor according to claim 1, characterized in that said conductors have a length and are joined to each other in two points (20 and 21) diametrically opposite the neutral plane between the blades (N and S).

3. Rotor according to claim 1 or claim 2, characterized in that said conductors (12 and 13) are placed in an annular groove (17) practiced on the periphery of the carcass (9, 16), and fixed in insulating elements (18) in U which surround them and which are housed in the groove (11) and separated from each other by spaces for leash, to pass a reXriGating agent.