FR2944654A1

FR2944654A1 - Supporting frame for stator of rotating electric machine e.g. motor, has connection elements distributed around stator and extended parallel to machine axle, and plate connected to internal flanges by elements adjustable in length

Info

Publication number: FR2944654A1
Application number: FR0952577A
Authority: FR
Inventors: Yves Lacour
Original assignee: Converteam Technology Ltd
Current assignee: GE Energy Power Conversion Technology Ltd
Priority date: 2009-04-21
Filing date: 2009-04-21
Publication date: 2010-10-22
Anticipated expiration: 2029-04-21
Also published as: FR2944654B1

Abstract

The frame (20) has an outer envelope (21) comprising support plates (22, 24) at an end, to support a bearing of a shaft integrated to a rotor. The envelope comprises internal flanges (30) supporting a stator (10) and extending radially towards inside of the envelope. The shaft, the rotor and the stator are arranged concentrically from an axle of an electric machine (1) towards outside. Each plate is connected to the flanges by connection elements (40) that are adjustable in length. The connection elements are distributed around the stator and extended parallel to a machine axle.

Description

Carcasse de support d'un stator d'une machine électrique tournante et machine électrique tournante comprenant une telle carcasse. La présente invention concerne une carcasse de support d'un stator d'une machine électrique tournante et une machine électrique tournante comprenant une telle carcasse. Ce genre de machines électriques comprend, disposés concentriquement depuis l'axe de la machine vers l'extérieur, un arbre, un rotor solidaire de l'arbre et un stator monté dans une carcasse. De telles machines sont bien connues dans la technique, qu'ils s'agissent de générateur ou de moteur, par exemple de moteur asynchrone. De manière classique, le stator comprend des enroulements conducteurs s'étendant à l'intérieur de paquets de tôles magnétiques, placés entre deux plateaux de serrage radiaux, reliés par des barreaux de tension longitudinaux. La carcasse formant une structure de support du stator comprend notamment une enveloppe extérieure comportant, à chacune de ses extrémités, une platine de support d'un palier de l'arbre solidaire du rotor. Support frame for a stator of a rotating electrical machine and rotating electrical machine comprising such a carcass. The present invention relates to a support carcass of a stator of a rotating electrical machine and a rotating electrical machine comprising such a carcass. This kind of electrical machines comprises, arranged concentrically from the axis of the machine to the outside, a shaft, a rotor secured to the shaft and a stator mounted in a carcass. Such machines are well known in the art, whether they are generators or motors, for example asynchronous motors. Conventionally, the stator comprises conductive windings extending inside packets of magnetic sheets, placed between two radial clamping plates, connected by longitudinal tension bars. The carcass forming a support structure of the stator comprises in particular an outer casing having, at each of its ends, a support plate of a bearing of the shaft secured to the rotor.

Cette enveloppe extérieure comporte aussi deux flasques internes s'étendant radialement à l'intérieur de ladite enveloppe, parallèlement aux platines. Chaque flasque est destiné à supporter le stator et comporte, à cet effet, un orifice axial de centrage d'un des plateaux de serrage de ce stator. Au cours du fonctionnement de la machine du fait de la rotation de l'arbre et du rotor à des vitesses élevées, les platines de support des paliers de l'arbre entrent en vibration à des fréquences déterminées. Ainsi, ces platines se mettent à vibrer axialement ce qui peut entraîner une dégradation de la machine. Une solution connue consiste à rigidifier les platines par des raidisseurs de flexion disposés entre ces platines et l'enveloppe de la carcasse. This outer casing also comprises two internal flanges extending radially inside said casing, parallel to the plates. Each flange is intended to support the stator and comprises, for this purpose, an axial centering hole of one of the clamping plates of this stator. During the operation of the machine due to the rotation of the shaft and the rotor at high speeds, the bearings of the bearings of the shaft vibrate at specific frequencies. Thus, these plates begin to vibrate axially which can cause degradation of the machine. A known solution is to stiffen the plates by bending stiffeners disposed between these plates and the envelope of the carcass.

Mais, ces raidisseurs doivent être de dimensions importantes ce qui a pour inconvénient d'augmenter de manière importante le poids de la carcasse. Le but de l'invention est donc de proposer une carcasse de support d'un stator qui évite ces inconvénients. A cet effet, l'invention a pour objet une carcasse de support d'un stator d'une machine électrique tournante, du type comprenant une enveloppe extérieure comportant, d'une part, à chacune de ses extrémités, une platine de support d'un palier d'un arbre solidaire d'un rotor et, d'autre part, deux flasques internes de support d'un stator et s'étendant radialement vers l'intérieur de l'enveloppe, parallèlement aux platines, l'arbre, le rotor et le stator étant disposés concentriquement depuis l'axe de la machine vers l'extérieur, caractérisé en ce que chaque platine est reliée aux flasques internes en vis-à-vis par des éléments de liaison réglables en longueur, répartis autour du stator et s'étendant parallèlement à l'axe de la machine. Suivant d'autres modes de réalisation, la carcasse comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - chaque élément de liaison est formé par un tirant, - chaque tirant comporte deux bras tendeurs reliés entre eux par une tige filetée munie d'un écrou de blocage des deux bras dans une position déterminée l'un par rapport à l'autre après la rotation de l'un au moins de ces bras, - un premier desdits bras tendeurs est relié à la platine correspondante par un élément de vissage, et - un second desdits bras tendeurs est relié au flasque correspondant par soudage ou par un élément de vissage. L'invention a également pour objet une machine électrique tournante, du type comprenant un arbre solidaire d'un rotor, un stator et une carcasse de support de ce stator tel que précédemment défini. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la Fig.1 est une vue en perspective d'une machine électrique tournante comportant un stator et une carcasse de support de ce stator, conforme à l'invention, et - la Fig. 2 est une vue partielle en coupe verticale d'une partie de la carcasse équipée d'un élément de liaison réglable entre une platine d'extrémité et un flasque de support du stator. Sur la Fig.1, on a représenté partiellement une machine électrique tournante désignée dans son ensemble par la référence 1 et qui comprend, de manière classique, notamment un stator 10 et une carcasse 20 de support de ce stator 10. Le stator 10 comprend des enroulements conducteurs 11 s'étendant à l'intérieur de paquets 12 de tôles magnétiques, placés entre deux plateaux de serrage 13 radiaux, reliés par des barreaux de tension 14 longitudinaux. Les plateaux 13 sont formés chacun par un anneau circulaire. La carcasse 1 de support du stator 10 comporte une enveloppe extérieure 21 dans laquelle est placé ledit stator 10. Cette enveloppe extérieure 21 est munie, à chacune de ses extrémités, d'une platine 22. Chaque platine 22 comporte un orifice axial 23 permettant le passage du stator 10 lors de son introduction dans l'enveloppe extérieure 21. L'orifice 23 de chaque platine 22 est obturé par un fond 24 muni d'un orifice axial 25 dans lequel est monté un palier, non représenté, d'un arbre solidaire d'un rotor, non représenté. Chaque fond 24 est fixé sur la platine 22 correspondante par des éléments de vissage 26, comme par exemple des vis. L'arbre, le rotor et le stator sont disposés concentriquement depuis l'axe de la machine 1 vers l'extérieur. L'enveloppe extérieure 21 de la carcasse 20 comporte également deux flasques internes 30 s'étendant radialement vers l'intérieur de l'enveloppe 21, parallèlement aux platines 22. Les flasques 30 sont munis chacun d'un orifice axial 31 de centrage d'un des plateaux de serrage 13 du stator 10. Dans le but d'éviter que les platines 22 et les fonds 24 fixés à ces platines 22 se mettent à vibrer axialement pendant le fonctionnement de la machine 1, chaque platine 22 est couplée au flasque 30 placé en vis-à-vis. Ainsi que montré sur les Figs. 1 et 2, chaque platine 22 est reliée au flasque 30 placé en vis-à-vis par des éléments de liaison réglables en longueur. En se reportant maintenant à la Fig. 2, on va décrire un élément de liaison disposé entre une platine 22 et un flasque 30, les autres éléments de liaison étant identiques. L'élément de liaison est formé par un tirant 40 comprenant deux bras tendeurs, respectivement 41 et 42, formés chacun par des cylindres pleins. But, these stiffeners must be large, which has the disadvantage of significantly increasing the weight of the carcass. The object of the invention is therefore to provide a support carcass of a stator which avoids these disadvantages. For this purpose, the subject of the invention is a support carcass for a stator of a rotating electrical machine, of the type comprising an outer envelope comprising, on the one hand, at each of its ends, a support plate of a bearing of a shaft integral with a rotor and, secondly, two inner support plates of a stator and extending radially inwardly of the casing, parallel to the plates, the shaft, the rotor and the stator being arranged concentrically from the axis of the machine to the outside, characterized in that each plate is connected to the internal flanges vis-à-vis by connecting elements adjustable in length, distributed around the stator and extending parallel to the axis of the machine. According to other embodiments, the carcass comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination: each connecting element is formed by a tie rod, each tie comprises two tensioning arms interconnected by a threaded rod provided with a nut for locking the two arms in a determined position relative to one another after the rotation of at least one of these arms, - a first of said tensioning arms is connected to the corresponding plate by a screwing element, and - a second of said tensioning arms is connected to the corresponding flange by welding or by a screwing element. The invention also relates to a rotating electrical machine, of the type comprising a shaft integral with a rotor, a stator and a support carcass of this stator as previously defined. The features and advantages of the invention will become apparent from the following description, given by way of example and with reference to the accompanying drawings, in which: - Fig.1 is a perspective view of a machine rotating electric motor comprising a stator and a supporting frame of this stator, according to the invention, and - FIG. 2 is a partial view in vertical section of a portion of the carcass equipped with an adjustable connecting element between an end plate and a support flange of the stator. In FIG. 1, there is shown partially a rotating electrical machine generally designated by the reference 1 and which comprises, in a conventional manner, in particular a stator 10 and a support carcass 20 for supporting this stator 10. The stator 10 comprises conductive windings 11 extending inside packets 12 of magnetic sheets, placed between two radial clamping plates 13, connected by longitudinal tension bars 14. The trays 13 are each formed by a circular ring. The carcass 1 for supporting the stator 10 comprises an outer casing 21 in which said stator 10 is placed. This outer casing 21 is provided at each of its ends with a plate 22. Each plate 22 has an axial orifice 23 allowing the passage of the stator 10 during its introduction into the outer casing 21. The orifice 23 of each plate 22 is closed by a bottom 24 provided with an axial orifice 25 in which is mounted a bearing, not shown, of a shaft integral with a rotor, not shown. Each bottom 24 is fixed on the corresponding plate 22 by screwing elements 26, such as for example screws. The shaft, the rotor and the stator are arranged concentrically from the axis of the machine 1 to the outside. The outer casing 21 of the carcass 20 also comprises two inner flanges 30 extending radially inwardly of the casing 21, parallel to the plates 22. The flanges 30 are each provided with an axial centering orifice 31 of one of the clamping plates 13 of the stator 10. In order to prevent the plates 22 and the bottoms 24 fixed to these plates 22 begin to vibrate axially during the operation of the machine 1, each plate 22 is coupled to the flange 30 placed in vis-à-vis. As shown in Figs. 1 and 2, each plate 22 is connected to the flange 30 placed vis-a-vis by connecting elements adjustable in length. Referring now to FIG. 2, there will be described a connecting element disposed between a plate 22 and a flange 30, the other connecting elements being identical. The connecting element is formed by a tie rod 40 comprising two tensioning arms, respectively 41 and 42, each formed by solid cylinders.

Les bras tendeurs 41 et 42 sont reliés par une tige filetée 43 dont une première extrémité 43a est vissée dans un orifice taraudé 41a ménagé dans le premier bras tendeur 41 et dont une seconde extrémité 43b est vissée dans un orifice taraudé 42a ménagé dans le second bras tendeur 42. La tige filetée 43 est munie d'un écrou de blocage 44 des deux bras 41 et 42 dans une position déterminée l'un par rapport à l'autre, ainsi qu'on le verra ultérieurement. Dans l'exemple de réalisation représenté à la Fig. 2, le premier bras tendeur 41 est relié à la platine 22 par une vis 26 servant à la fixation du fond 24 sur ladite platine 22. The tensioning arms 41 and 42 are connected by a threaded rod 43 whose first end 43a is screwed into a threaded orifice 41a formed in the first tensioning arm 41 and a second end 43b is screwed into a threaded orifice 42a formed in the second arm tensioner 42. The threaded rod 43 is provided with a locking nut 44 of the two arms 41 and 42 in a determined position relative to each other, as will be seen later. In the embodiment shown in FIG. 2, the first tensioning arm 41 is connected to the plate 22 by a screw 26 serving to fasten the bottom 24 to said plate 22.

Le second bras tendeur 42 est relié au flasque 30 par soudage. Selon une variante, ce second bras tendeur 42 peut être relié au flasque 30 par un élément de vissage, non représenté. Les bras tendeurs, respectivement 41 et 42, sont munis chacun d'un trou, respectivement 41 b et 42b, pour l'introduction d'un outil d'entraînement en rotation de chacun de ces bras afin de régler l'écartement de l'un par rapport à l'autre. Les tirants 40 sont placés entre les platines 22 et les flasques 30 à des emplacements choisis en fonction des fréquences des vibrations préalablement déterminées afin d'éviter que les platines 22 rentrent en vibration. Ces tirants 40 sont donc répartis autour du stator 10 et s'étendent parallèlement à l'axe de la machine 1. La pose de chacun des tirants 40 est réalisée de la façon suivante. Les opérateurs règlent la longueur de chaque tirant 40 en tournant l'un des bras tendeurs 41 et 42 de façon à obtenir une longueur pour chaque tirant 40 légèrement supérieure à la distance séparant la carcasse 20 du flasque 30 placé en vis-à-vis afin de créer entre ces deux pièces une tension lorsque le tirant 40 est posé. La position des bras tendeurs 41 et 42 l'un par rapport à l'autre est verrouillée par vissage de l'écrou 44. Ensuite, les opérateurs procèdent à la pose de chaque tirant 40 au niveau des emplacements préalablement définis. Pour cela, le bras tendeur 42 est fixé sur le flasque 30 par soudage ou par un élément de vissage et le bras tendeur 41 est fixé sur la platine 22 au moyen d'une vis 26. The second tensioning arm 42 is connected to the flange 30 by welding. According to a variant, this second tensioning arm 42 can be connected to the flange 30 by a screw element, not shown. The tensioning arms, respectively 41 and 42, are each provided with a hole, respectively 41b and 42b, for the introduction of a rotary drive tool of each of these arms to adjust the spacing of the one compared to the other. The tie rods 40 are placed between the plates 22 and the flanges 30 at selected locations according to the frequencies of the previously determined vibrations to prevent the plates 22 come into vibration. These tie rods 40 are therefore distributed around the stator 10 and extend parallel to the axis of the machine 1. The installation of each of the tie rods 40 is carried out as follows. The operators adjust the length of each tie 40 by turning one of the tensioning arms 41 and 42 to obtain a length for each tie 40 slightly greater than the distance between the carcass 20 of the flange 30 placed vis-à-vis to create between these two parts a tension when the tie rod 40 is placed. The position of the tensioning arms 41 and 42 relative to each other is locked by screwing the nut 44. Next, the operators proceed to the laying of each tie 40 at the previously defined locations. For this, the tensioning arm 42 is fixed to the flange 30 by welding or by a screwing element and the tensioning arm 41 is fixed on the plate 22 by means of a screw 26.

Ainsi, en installant des tirants 40 réglables avec la tige filetée 43 mise en tension, dans des endroits bien choisis par des calculs éléments finis, on intervient très sensiblement sur les fréquences propres de la carcasse 20 et par conséquent sur le comportement vibratoire de cette carcasse.5 Thus, by installing adjustable tie rods 40 with the threaded rod 43 tensioned, in well-chosen places by finite element calculations, one intervenes very substantially on the natural frequencies of the carcass 20 and consequently on the vibratory behavior of this carcass .5

Claims

1. Carcass (20) for supporting a stator (10) of a rotating electrical machine (1), of the type comprising an outer casing (21) comprising, on the one hand, at each of its ends, a platinum (22, 24) for supporting a bearing of a shaft integral with a rotor and secondly for internal flanges (30) for supporting the stator (10) and extending radially inwardly of the casing (21) parallel to the plates (22, 24), the shaft, the rotor and the stator being arranged concentrically from the axis of the machine (1) outwards, characterized in that each plate (22 , 24) is connected to the inner flange (30) vis-a-vis by length-adjustable connecting elements (40) distributed around said stator (10) and extending parallel to the axis of the machine (1). ).

2. Carcass (20) according to claim 1, characterized in that each connecting element is formed by a tie rod (40).

3. Carcass (20) according to claim 2, characterized in that each tie rod (40) comprises two tensioning arms (41, 42) interconnected by a threaded rod (43) provided with a nut (44) blocking two arms (41, 42) in a given position relative to each other after the rotation of at least one of these arms (41, 42).

4. Carcass (20) according to claim 3, characterized in that a first (41) of said tensioning arms (41, 42) is connected to the corresponding plate (22, 24) by a screw element (26).

5. Carcass (20) according to claim 3, characterized in that a second (42) of said tensioning arms (41, 42) is connected to the flange (30) corresponding by welding or by a screw element.

6. - Rotating electrical machine (1), of the type comprising a shaft integral with a rotor, a stator (10) and a carcass (20) for supporting the stator (10), according to any one of the preceding claims.