WO2016132072A1 - Dispositif de guidage pour rotor de machine tournante - Google Patents

Dispositif de guidage pour rotor de machine tournante Download PDF

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Henri DELIANNE
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    • H02K9/06—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft

Definitions

  • the present invention relates to a guiding device for rotating machine rotor.
  • the invention also relates to a rotor comprising such a guiding device.
  • the device of the present invention is particularly dedicated to rotating machines, such as electrical machines or alternators, constituted by a stator and a rotor, said rotor comprising:
  • two pole wheels comprising a series of axial claws disposed at the periphery of said pole wheels separated by an inter-claw space
  • a winding constituted by an annular coil disposed inside the cage formed by the two pole wheels and whose ends are connected to a manifold, or slip rings, mounted on the axial shaft. More precisely, the two ends of the winding (also called coil connection wires) are connected to the collector by means of diametrically opposed hooks.
  • the pole wheels comprise an even number of claws so that the rotors thus formed have an even number of poles.
  • the rotors comprise six or eight poles.
  • two claws or two inter-claw spaces are diametrically opposed.
  • the ends of the winding pass in two diametrically opposite inter-claw spaces and positioned opposite the hooks of the manifolds also diametrically opposite, before being connected, for example by welding, to said hooks of the collector.
  • rotors with an even number of poles have disadvantages.
  • a rotor with eight poles has greater inertia than a seven-pole rotor, resulting in an increase in rotor diameter, moreover, the industrialization of such a rotor is difficult because the number of slots of the associated stator is important, making it difficult to introduce a winding in said notches.
  • a rotor having six poles has the major disadvantage of being less efficient than a rotor of the same diameter having seven poles.
  • two inter-claw spaces are no longer diametrically opposed but have an angular offset of less than 180 ° so that at least one end of the winding does not arrive opposite one of the hooks of the collector.
  • An object of the present invention is to overcome this disadvantage by providing a device for correcting this angular offset.
  • this object is achieved by means of a guiding device for rotating machine rotor comprising: a rotary axial shaft; - two pole wheels each comprising an odd number of claws defining an odd number of poles; an induced winding disposed inside the cage formed by the two pole wheels and whose ends are connected to a collector, said device being characterized in that it consists of a disc having a central opening for the passage rotary axial shaft and having at least one stud for deflecting an end of the winding to an inlet of the collector.
  • the invention therefore relates to a rotating machine rotor, comprising:
  • said rotor being characterized in that it comprises a guiding device consisting of a disc having a central opening for the passage of the rotary axial shaft and comprising at least one stud deflectant one end of the winding to a collector inlet .
  • the guiding device according to the invention thus provides several advantageous advantages, in particular:
  • the guiding device comprises two deflection studs.
  • the guiding device comprises a notch disposed near the deflection stud (s).
  • the guiding device is surmounted by a generally rectangular shaped element for centering a fan, this upper element having a central opening for the passage of the axial shaft.
  • the upper centering element of the fan defines openings for the passage of a protective resin connections.
  • the guiding device is still remarkable in that the central opening for the passage of the rotary axial shaft has indexing lugs intended to cooperate with grooves that the axial shaft at the level of collector inputs.
  • the guiding device is made of insulating material, for example, it is made of plastic such as polyamide type PA4.6 or PA6.6.
  • this rotor comprises an odd number of poles, for example between three and thirteen poles.
  • the guiding device is disposed on a polar wheel on the side of the collector, that is to say on the opposite side to the coil.
  • the guide device is disposed on a pole wheel on the side of the collector, that is to say on the opposite side to the hub of said pole wheel.
  • the invention further relates to a rotating machine comprising a rotor comprising at least one of the above-mentioned features.
  • the rotating machine forms an alternator or an electric machine.
  • Figure 1 is a perspective view of the device according to the invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a rotor comprising a guiding device according to the invention.
  • Figure 3 is an axial sectional view of the rotor according to Figure 2 with a fan.
  • Figure 4 is a perspective view of a rotor according to the invention.
  • the word "superior” is used in reference to the functional positioning of the constituent elements of the claimed device as they appear in the figures.
  • the present invention is intended, preferably, for rotating machines, such as electrical machines or alternators, consisting of a stator (not shown) and a rotor R, said rotor comprising:
  • a rotary axial shaft A two north and south pole wheels, comprising an even number of axial claws G disposed at the periphery of said pole wheels separated by an inter-claw space,
  • a winding consisting of an annular coil (not shown) disposed inside the cage formed by the two pole wheels and whose ends e1, e2 are connected to a collector C, or slip rings, mounted on the shaft axial. More precisely, the two ends of the winding (also called coil connection wires) are connected to the collector by means of diametrically opposed hooks.
  • a rotor R is generally associated with a fan V.
  • the guiding device 1 consists of a disc 2 having a central opening for the passage of the rotary axial shaft and comprising at least one stud 3 for deflecting an end of the winding to a collector inlet vs.
  • the guide device comprises two diametrically opposite deflection studs 3. These studs allow to guide the son e1, e2, coil connection from the inter-scratch spaces having an angular deviation a, to the collector inputs C which they are arranged at 180 °.
  • the pads 3 are dimensioned so as to allow the winding of said son around the pads before their connection to the collector.
  • the guiding device 1 comprises a notch 4 disposed near or deflection stud (s) 3, adapted to receive the coil connection son e1 and e2, to ensure better maintenance of the latter.
  • These notches also have the advantageous advantage of keeping the coil connection son away from the pole wheels, and the fan V to avoid contact with the latter, and, consequently, possible short circuits.
  • the guiding device 1 is surmounted by an element 5 of generally rectangular shape for centering the fan V, this upper element having a central opening 6 for the passage of the axial shaft A.
  • the upper centering element 5 of the fan V defines openings 7 for the passage of a resin for protecting the connections. These openings 7 are arranged close to the pads 3 so that the latter are also covered with resin for better maintenance and better protection these coil connection son e1, e2.
  • the guide device 1 according to the invention is still remarkable in that the central opening 6 for the passage of the rotary axial shaft A has indexing lugs 8 for cooperating with grooves that present the axial shaft at the collector inputs.
  • the lugs 8 and the pads 3 are arranged coaxially.
  • the guiding device 1 is made of any insulating material.
  • it is made of plastic such as polyamide type PA4.6 or PA6.6.
  • the invention also relates to a rotating machine rotor comprising a guiding device 1 comprising at least one of the above-mentioned characteristics, this rotor comprising an odd number of poles.
  • the rotor comprises a number of poles of between three and thirteen.
  • the guide device 1 is disposed on a polar wheel on the side of the collector C, that is to say on the opposite side to the coil.
  • the guide device 1 is disposed on a pole wheel on the side of the collector C, that is to say on the opposite side to the hub of said pole wheel.
  • the invention further relates to an alternator comprising a rotor comprising at least one of the above-mentioned features.

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Abstract

Dispositif de guidage (1) pour rotor (R) de machine tournante, comprenant un arbre axial rotatif (A), deux roues polaires comprenant un nombre impair de griffes (G) définissant un nombre impair de pôles, un enroulement induit (B) disposé à l'intérieur de la cage formée par les deux roues polaires et dont les extrémités (el,e2) sont reliées à un collecteur, ledit dispositif (1) étant caractérisé en ce qu'il est constitué d'un disque présentant une ouverture centrale pour le passage de l'arbre axial rotatif (A) et comportant au moins un plot (3) destiné à déflecter une extrémité de l'enroulement (B) vers une entrée du collecteur.

Description

DISPOSITIF DE GUIDAGE POUR ROTOR DE MACHINE TOURNANTE
La présente invention concerne un dispositif de guidage pour rotor de machine tournante. L'invention concerne encore un rotor comprenant un tel dispositif de guidage.
Le dispositif de la présente invention est notamment dédié aux machines tournantes, telles que machines électriques ou alternateurs, constituées d'un stator et d'un rotor, ledit rotor comprenant :
- un arbre axial rotatif ; - deux roues polaires comprenant une série de griffes axiales disposées en périphérie desdites roues polaires séparées par un espace in ter-griffes,
- un enroulement constitué par une bobine annulaire disposée à l'intérieur de la cage formée par les deux roues polaires et dont les extrémités sont reliées à un collecteur, ou bagues collectrices, monté sur l'arbre axial. Plus précisément, les deux extrémités de l'enroulement (encore appelées fils de connexion bobine) sont reliées au collecteur par l'intermédiaire de crochets diamétralement opposés.
Généralement, les roues polaires comprennent un nombre pair de griffes de sorte que les rotors ainsi constitués présentent un nombre pair de pôles. Par exemple, les rotors comprennent six ou huit pôles. Ainsi, pour chaque roue polaire, deux griffes ou deux espaces inter-griffes sont diamétralement opposés.
Les extrémités de l'enroulement passent dans deux espaces inter-griffes diamétralement opposés et positionnés en regard des crochets du collecteurs également diamétralement opposés, avant d'être reliés, par exemple par soudage, auxdits crochets du collecteur.
Cependant, les rotors avec un nombre pair de pôles présentent des inconvénients. Par exemple, un rotor ayant huit pôles, présente une inertie plus importante qu'un rotor à sept pôles ayant pour conséquence l'augmentation du diamètre du rotor, de plus, l'industrialisation d'un tel rotor est difficile car le nombre d'encoches du stator associé est important, rendant mal aisée l'introduction d'un bobinage dans lesdites encoches.
Un rotor ayant six pôles présente l'inconvénient majeur d'être moins performant qu'un rotor de même diamètre ayant sept pôles.
Il a donc été pensé un compromis entre des deux types de rotors et il a été proposé des rotors ayant sept pôles.
Or avec un nombre impair de pôles, et par conséquent un nombre impair de griffes et d'espaces inter-griffes pour chaque roue polaire, deux espaces inter- griffes ne sont plus diamétralement opposés mais présentent un décalage angulaire inférieur à 180° de sorte que l'une au moins des extrémités du bobinage n'arrive pas en regard de l'un des crochets du collecteur.
Un but de la présente invention est de remédier à cet inconvénient en proposant un dispositif permettant de corriger ce décalage angulaire. Selon l'invention, ce but est atteint grâce à un dispositif de guidage pour rotor de machine tournante comprenant : - un arbre axial rotatif ; - deux roues polaires comprenant chacune un nombre impair de griffes définissant un nombre impair de pôles ; - un enroulement induit disposé à l'intérieur de la cage formée par les deux roues polaires et dont les extrémités sont reliées à un collecteur, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il est constitué d'un disque présentant une ouverture centrale pour le passage de l'arbre axial rotatif et comportant au moins un plot destiné à déflecter une extrémité de l'enroulement vers une entrée du collecteur.
En particulier, l'invention concerne donc un rotor de machine tournante, comprenant :
- un arbre axial rotatif ;
- deux roues polaires comprenant chacune un nombre impair de griffes définissant un nombre impair de pôles ;
- un enroulement induit disposé à l'intérieur de la cage formée par les deux roues polaires et dont les extrémités sont reliées à un collecteur, ledit rotor étant caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de guidage constitué d'un disque présentant une ouverture centrale pour le passage de l'arbre axial rotatif et comportant au moins un plot déflectant une extrémité de l'enroulement vers une entrée du collecteur.
Le dispositif de guidage selon l'invention procure ainsi plusieurs avantages intéressants, notamment :
- de permettre l'aiguillage des extrémités de l'enroulement présentant un décalage angulaire inférieur à 180° pour une meilleure connexion avec les entrées du collecteur qui, elles, sont diamétralement opposées ;
- d'offrir une rigidité à l'ensemble du rotor.
Selon un mode de mise en œuvre avantageux, le dispositif de guidage comprend deux plots de déflection.
Suivant une autre disposition caractéristique, le dispositif de guidage comprend une encoche disposée à proximité du ou des plot(s) de déflection.
Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif de guidage est surmonté d'un élément de forme générale rectangulaire destiné au centrage d'un ventilateur, cet élément supérieur présentant une ouverture centrale pour le passage de l'arbre axial.
Selon un mode d'exécution préféré, l'élément supérieur de centrage du ventilateur délimite des ouvertures pour le passage d'une résine de protection des connexions.
Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif de guidage est encore remarquable en ce que l'ouverture centrale pour le passage de l'arbre axial rotatif présente des ergots d'indexation destinés à coopérer avec des rainures que présente l'arbre axial au niveau des entrées du collecteur.
Selon un mode de d'exécution avantageux, le dispositif de guidage est réalisé en matériau isolant, par exemple, il est réalisé en matière plastique tel que polyamide de type PA4.6 ou PA6.6. Selon un mode de réalisation, ce rotor comprend un nombre impair de pôles, par exemple entre trois et treize pôles.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de guidage est disposé sur une roue polaire du coté du collecteur, c'est à dire du coté opposé à la bobine.
Selon un autre mode de réalisation dans lequel le rotor comprend un moyeu, le dispositif de guidage est disposé sur une roue polaire du coté du collecteur, c'est à dire du coté opposé au moyeu de ladite roue polaire.
L'invention concerne encore une machine tournante comprenant un rotor comprenant au moins l'une quelconque des caractéristiques susmentionnées. En particulier, la machine tournante forme un alternateur ou une machine électrique.
Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus, et d'autres encore, ressortiront mieux de la description détaillée qui suit et des dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une vue en perspective du dispositif selon l'invention.
La figure 2 est une vue en perspective d'un rotor comprenant un dispositif de guidage selon l'invention.
La figure 3 est une vue en coupe axiale du rotor selon la figure 2 avec un ventilateur.
La figure 4 est une vue en perspective d'un rotor selon l'invention.
On se réfère auxdits dessins pour décrire des exemples intéressants quoique nullement limitatifs, de réalisation du dispositif de guidage selon l'invention.
Dans le présent exposé et dans les revendications, le terme « déflecter » signifie « modifier la direction ».
Dans le présent exposé et dans les revendications, le mot « supérieur » est utilisé en référence au positionnement fonctionnel des éléments constitutifs du dispositif revendiqué tels qu'ils apparaissent sur les figures. La présente invention est destinée, de préférence, aux machines tournantes, telles que machines électriques ou alternateurs, constituées d'un stator (non représenté) et d'un rotor R, ledit rotor comprenant :
- un arbre axial rotatif A ; - deux roues polaires nord et sud, comprenant un nombre pair de griffes G axiales disposées en périphérie desdites roues polaires séparées par un espace in ter-griffes,
- un enroulement constitué par une bobine annulaire (non représentée) disposée à l'intérieur de la cage formée par les deux roues polaires et dont les extrémités e1 , e2, sont reliées à un collecteur C, ou bagues collectrices, monté sur l'arbre axial. Plus précisément, les deux extrémités de l'enroulement (encore appelées fils de connexion bobine) sont reliées au collecteur par l'intermédiaire de crochets diamétralement opposés.
Un rotor R est généralement associé à un ventilateur V. Pour un tel rotor présentant un nombre impair de pôles, deux griffes ou deux espaces inter-griffes opposés présentent un écart angulaire a : a = 180° - (360° / (Np x 2)) avec Np, le nombre de pôles.
Selon l'exemple représenté mais nullement limitatif, le rotor comporte sept pôles, donc Np = 7, de sorte que l'écart angulaire a vaut : a = 180° - (360° / (7 x 2)) a = 154°
Le dispositif de guidage 1 selon l'invention est constitué d'un disque 2 présentant une ouverture centrale pour le passage de l'arbre axial rotatif et comportant au moins un plot 3 destiné à déflecter une extrémité de l'enroulement vers une entrée du collecteur C.
De manière avantageuse, le dispositif de guidage selon l'invention comprend deux plots de déflection 3 diamétralement opposés. Ces plots permettent de guider les fils e1 , e2, de connexion bobine depuis les espaces inter-griffes présentant un écart angulaire a, vers les entrées du collecteur C qui elles, sont disposées à 180°.
Pour un meilleur maintien des fils de connexion bobine, les plots 3 sont dimensionnés de sorte à permettre l'enroulement desdits fils autour des plots avant leur connexion au collecteur.
Avantageusement, le dispositif de guidage 1 comprend une encoche 4 disposée à proximité du ou des plot(s) de déflection 3, apte à recevoir les fils de connexion bobine e1 et e2, pour assurer un meilleur maintien de ces derniers. Ces encoches ont encore pour avantage intéressant de maintenir les fils de connexion bobine éloignés des roues polaires, et du ventilateur V afin d'éviter tout contact avec ces derniers, et, par conséquent, d'éventuels courts circuits.
De manière avantageuse, le dispositif de guidage 1 selon l'invention est surmonté d'un élément 5 de forme générale rectangulaire destiné au centrage du ventilateur V, cet élément supérieur présentant une ouverture centrale 6 pour le passage de l'arbre axial A.
Avantageusement, l'élément supérieur 5 de centrage du ventilateur V délimite des ouvertures 7 pour le passage d'une résine de protection des connexions. Ces ouvertures 7 sont disposés à proximités des plots 3 de sorte que ces derniers soient également recouverts de résine pour un meilleur maintient et une meilleure protection ces fils de connexion bobine e1 , e2.
De préférence et avantageusement, le dispositif de guidage 1 selon l'invention est encore remarquable en ce que l'ouverture centrale 6 pour le passage de l'arbre axial rotatif A présente des ergots 8 d'indexation destinés à coopérer avec des rainures que présente l'arbre axial au niveau des entrées du collecteur. Les ergots 8 et les plots 3 sont disposés coaxialement.
Le dispositif de guidage 1 est réalisé en tout matériau isolant. Par exemple, il est réalisé en matière plastique tel que polyamide de type PA4.6 ou PA6.6. L'invention concerne encore un rotor de machine tournante comprenant un dispositif de guidage 1 comprenant au moins l'une quelconque des caractéristiques susmentionnées, ce rotor comprenant un nombre impair de pôles. Par exemple, le rotor comprend un nombre de pôles compris entre trois et treize.
Le dispositif de guidage 1 est disposé sur une roue polaire du coté du collecteur C, c'est à dire du coté opposé à la bobine.
Lorsque le rotor R comprend un moyeu (non représenté), le dispositif de guidage 1 est disposé sur une roue polaire du coté du collecteur C, c'est à dire du coté opposé au moyeu de ladite roue polaire.
L'invention concerne encore un alternateur comprenant un rotor comprenant au moins l'une quelconque des caractéristiques susmentionnées.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Rotor de machine tournante, comprenant :
- un arbre axial rotatif (A) ;
- deux roues polaires comprenant chacune un nombre impair de griffes
(G) définissant un nombre impair de pôles ;
- un enroulement induit (B) disposé à l'intérieur de la cage formée par les deux roues polaires et dont les extrémités (e1 , e2) sont reliées à un collecteur (C),
ledit rotor (R) étant caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de guidage (1 ) constitué d'un disque
(2) présentant une ouverture centrale pour le passage de l'arbre axial rotatif et comportant au moins un plot (3) déflectant une extrémité de l'enroulement vers une entrée du collecteur.
Rotor selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le dispositif de guidage (1 ) comprend deux plots de déflection
(3).
Rotor suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de guidage (1 ) comprend une encoche
(4) disposées à proximité du ou des plot(s) de déflection (3).
Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de guidage (1 ) est surmonté d'un élément (5) de forme générale rectangulaire destiné au centrage d'un ventilateur (V), cet élément supérieur présentant une ouverture centrale (6) pour le passage de l'arbre axial (A).
Rotor suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément supérieur
(5) de centrage du ventilateur (V) délimite des ouvertures (7) pour le passage d'une résine de protection des connexions.
6. Rotor selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'ouverture centrale (6) pour le passage de l'arbre axial rotatif (A) présente des ergots d'indexation (8) destinés à coopérer avec des rainures que présente l'arbre axial au niveau des entrées du collecteur (C).
Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif de guidage (1 ) est réalisé en matériau isolant, par exemple, il est réalisé en matière plastique tel que polyamide de type PA4.6 ou PA6.6.
8. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un nombre impair de pôles, par exemple entre trois et treize pôles.
9. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif de guidage (1 ) est disposé du coté du collecteur c'est à dire du coté opposé à la bobine.
10. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend un moyeu et en ce que le dispositif de guidage (1 ) est disposé sur une roue polaire du coté du collecteur c'est à dire du coté opposé au moyeu de ladite roue polaire.
1 1 . Machine tournante caractérisée en ce qu'elle comprend un rotor (R) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
12. Machine tournante selon la revendication précédente formant un alternateur ou une machine électrique.
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