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Perfectionnements aux enroulements pour machines dynamo-électriques .La ,présente invention se rapporte de façon générale aux enroulements pour machines dynamo-électriques et plus particulière- ment à des enroulements rendus étanches par des matières plastiques qu'on peut immerger dans un liquide ou faire fonctionner L des vi- tesses et sous des tensions élevées et qui peuvent supporter sans dommage un grand nombre de vibrations.
L'expression "enroulements rendus étanches par des matiè- res plastiques' se réfère au fait que les enroulements ont été rendus étanches par l'utilisation d'une matière plastique ou toute autre ma- tière semblable qu'on peut couler ou injecter autour des éléments d'enroulements pour rendre ces éléments d'enroulements imperméables à l'eau, étanches à la poussière, pour assurer leur isolement et pour les rendre résistants aux vibrations.
L'invention a pour objet l'utilisation d'une matière pou- vant être coulée ou injectée pour rendre étanohes les enroulements d'une maohine dynamo-électrique.
Elle a également pour objet de centrer les enroulements dans les rainures du stator 'ou rotor de la machine dynamo-électrique de telle manière que la matière pouvant être coulée ou injectée puis- se entourer complètement les enroulements et les empêcher de venir en contact avec le noyau magnétique du stator ou rotor.
L'invention a encore pour objet l'obtention d'un rotor ou stator étanche sans l'utilisation de pressions élevées pour adapter autour des enroulements la matière pouvant être coulée ou injectée.
L'invention est décrite ci-après de facon détaillée en ré- férence aux dessins ci-joints, sur lesquels :
La fig.1 est une vue en coupe transversale d'un stator avec des matrices utilisées pour couler ou injecter la matière d'é- tanchéité autour des enroulements du stator, cette coupe étant faite suivant la ligne 1-1 sur la fig.2;
La fig.2 est une vue en coupe transversale suivant la li- gne 2-2 sur la fig.1 et montre particulièrement les manchons servant à maintenir les enroulements du stator à une certaine distance radia- le de la surface intérieure des rainures du stator ;
La ti.3 est une vue partielle en plen d'une plaque d'écar, tement utilisée pour centrer les manchons dans les rainures du stator;
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La fig.4 est une vue partielle de côté de la fig.3,montrant l'une des pattes qui maintiennent les plaques d'écartement aux ex- trémités du stator ;
La fig. 5 est une vue partielle en perspective montrant la disposition des manchons mis en place dans les rainures du stator ;
La fig. 6 est une vue partielle en coupe transversale, à échelle agrandie,d'une partie entourant une rainure du stator après que la matière d'étanchéité plastique a été coulée ou injectée;
La fig. 7 est une vue du la partie d'extrémité supérieure d'un stator construit conformément à l'invention ;
La fig.8 est une vue semblable à la fig.7,montrant une forme de réalisation modifiée de l'invention ;
La fig. 9 est une vue partielle du stator montrant l'utili- sation d'un tube métallique enroulé en hélice dans l'ouverture à l'intérieur du stator;
La fig,10 est une vue partielle en coupe transversale d'une matrice de coulée utilisée pour fabriquer la pièce de coulée,repré- sentée sur la fig.ll, clans laquelle la plaque d'écartement peut être découpée;
La fig.ll est une vue en perspective d'une pièce de matière coulée dans laquelle une plaque d'écartement peut être découpée et utilisée pour centrer les éléments d'enroulement dans les rainures du stator;
La fig.122 est une vue partielle du stator et plus particu- lièrement la vue en plan de dessus du stator selon la fig.7,qui mon- tre la plaque-couvercle vissée sun l'extrémité de la pièce coulée;
La fig.13 est une vue semblable à la fig.l,mais montre une disposition modifiée de la matrice de coulée par laquelle les enrou- lements sont enrobés entièrement dans la matière coulée;
La fig.14 est une vue partielle d'extrémité d'un stator fabriqué avec la matrice de coulée selon la fig.13;
La fig.15 est une vue en élévation de côté d'un moteur élec- trique ou d'une machine dynamo-électr ique, montrant en coupe un sta- tor fabriqué avec la matrice de coulée de la fig12, et
La fig.16 est une vue à, échelle agrandie en coupe trans- versale d'une partie entourant une rainure dans un rotor après que la matière d'étanchéité plastique a été coulée ou injectée.
En référence à la fig.l,qui montre une vue en coupe trans- versale d'un stator avec des matrices de coulée préalablement à la coulée de la matière d'étanchéité autour des enroulements du sta- tor, pour faire un stator étanche aux liquides, qu'on peut faire
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fonctionner sous l'eau, ou autre liquide,le noyau magnétique 20 .porte des enroulements 21, consistant en plusieurs spires logées dans las rainures longitudinales de celui-ci. Les parties des spi- res qui snnt situées dans les rainures peuvent être désignées comme étant les côtés des spires,tandis que les parties des spires aui s'é- tendent' au-delà des extrémités du noyau magnétique 20 peuvent âtre désignées comme étant les têtes des spires.
Sur les dessins, les cô- tés des spires sont désignés par 22, et les têtes des spires par 23.
Les tôles feuilletées du noyau magnétique 20 peuvent être maintenues réunies entre elles de toute manière appropriée et,comme représenté, on peut utiliser à cet effet des plaques annulaires 24, disposées à chaque extrémité du noyau. Ces plaques annulaires 24 compriment for- tement entre elles les tôles feuilletées de manière à en faire une construction rigide.
Dans les rainures du noyau magnétique on insère des manchons perforés 25,comportant des trous dans leurs parois la- térales, de sorte que la matière d'étanchéité coulée peut facilement s'écouler et venir en contact intime avec les enroulements qui sont enveloppés par ces manchons perforés.Les manchons perforés ont pour but de centrer les côtés des spires dans les rainures du stator, de sorte que les cotés des spires ne viennent pas mécaniquement en con- tact avec le noyau magnétiques Les extrémités des manchons perforés sont centrées dans les rainures du stator au moyen de plaques d'écar- tement 26,qui sont disposées à une certaine distance des extrémités du noyau magnétique.
Sur la fig.l,les plaques d'écartement 26 sont représentées comme étant munies de pattes ou languettes 27,qui s'en- gagent dans des encochas ou évidements appropriés dans les faces d'extrémité du noyau, de sorte que ces plaques d'écartement 26 ne peuvent se déplacer latéralement par rapport au noyau magnétique.
Comme représenté sur la fig.3;les plaques d'écartement comportent plusieurs ouvertures en forme d'encoches, qui sont situées sensible- ment en alignement avec les rainures du stator. Ces ouvertures sont disposées de manière à recevoir les extrémités des manchons perforés
25,pour maintenir les manchons à une certaine distance radiale de la surface intérieure des rainures du stator.
Dans certaines constructions de moteurs électriques submer- sibles, la longueûr du moteur peut être relativement longue,de l'or- dre de grandeur de 30 cm à 2m, 40 ou davantage,et dans des construc- tions de ce type, il est b,on de supporter les manchons perforés pour qu'ils ne cèdent pas lors de l'insertion des cotés de spires dans les rainures du stator. Pour ce type de construction, on utilise plusieurs lames flexibles 29 et plusieurs tiges latérales 30 (voir fig.5), constituant ce qu'on peut appeler un dispositif d'appui. Les lames arrière 29 s'étendent d'une plaque d'écartement 26 à l'autre et sont de section transversale courbe,de manière à s'adapter dam la partie élargie 31 de l'encoche, comme représenté sur la fig.3.
Les tiges latérales 30 sétendent également entre leplaques d'é- cartement 26 et sont disposées de manière à s'adapter dans les pe- tites encoches latérales courbes 32 de celles-ci. Une pression considérable peut etre appliquée sur les côtés des spires pendant leur insertion dans les manchons perforés dans lesrainures du sta- tor, de sorte qu'en utilisant les dispositifs d'appui indiqués, les manchons conserveront encore leur position centrée à l'intérieur des rainures. Après que les côtés des spires sont insérés dans les )/Il
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manchons et que leur position a été convenablement ajustée, on en- lève les lames 29 et les tiges 30 en les retirant dans une direction à partir des plaques d'écartement et des rainures du stator.
Les la- mes et les tiges sont flexibles de sorte qu'on peut les courber pour les dégager des enroulements lorsqu'on veut les enlever.
Après que ces dispo-sitifs d'appui (lames 29 et tiges 30) ont été enlevés, le stator est prêt à etre monté dans la matrice de coulée préalablement'à la coulée de la matière d'étanchéité. La ma- tr,ice de coulée consiste en un tube d'alimentation cylindrique 36.et e e enveloppe inférieure 38 et une enveloppe supérieure 40. Le -cube longitudinal d'alimentation cylindrique 36 est disposé de ma- nière 4 s'adapter exactement dans l'ouverture du stator.
La partie intermédiaire du tube d'alimentation cylindrique 36 comporte des fentes longitudinales verticales 37, qui sont situées en alignement avec les rainures du stator, de sorte que la matière de coulée qui est amenée au tube d'alimentation cylindrique 36 peut s'écouler directement dans les rainures du stator. La matière de coulée peut donsister en résines qui font prise à chaud et qui,après avoir fait prise,peuvent être usinées ou travaillées par tout outil de coupe approprié. A ces résines peuvent être incorporées de l'amiante ou d'autres charges inorganiques, pour améliorer leurs propriétés méca- niques, électriques et thetmiques. Dans la pratique , il a été trouvé que la "cataline" donne des résultats très satisfaisants.
On peut utiliser, au lieu de "cataline",d'autres types de produits de conden- sation de phénols et aldéhydes.La matière de coulée, lors de son introduction dans le tube d'alimentation longitudinal 36, se trouve à l'état liquide et peut s'écouler dans tous les petits intervalles et ouvertures autour des enroulements du stator. L'enveloppe inférieure
38 peut être assembléeà la plaque annulaire inférieure 24 au moyen de vis 29, et l'enveloppe supérieure 40 peut être assemblée à la pla- que annulaire supérieure 24 par des vis 41. L'extrémité inférieure du tube d'alimentation cylindrique 36 est réunie de façon étanche à l'enveloppe inférieure 38 au moyen d'un presse-étoupe 43,et l'ex- trémité supérieure du tube d'alimentation cylindrique 36 est réunie de façon étanche à l'enveloppe supérieure 40 au moyen d'un presse- étoupe 42.
L'extrémité supérieure du tube d'alimentation cylindri- que 36 comporte une poignée 44,de manière qu'après que la matière de coulée commence à faire prise,on peut faire tourner cette poignée de sorte que les fentes 37 de ce tube viennent en alignement avec les parties pleines ou dents du stator entre les rainures, de ma- nière que la matière de coulée liquide ne peut plus revenir en ar- rière dans le tube d'alimentation cylindrique 36. On peut laisser la matière de coulée liquide s'égoutter du tube d'alimentation 36 en enlevant le bouchon 45 à l'extrémité inférieure de ce tube. On peut amener la "cataline" ou autre résine liquide à faire prise en la chauffant à 80 C environ pendant une période de temps déterminée.
Lorsqu'elle a finalement fait prise, la résine devient dure et cons- titue une bonne enveloppe, étanche aux liquides, pour les spires des enroulements dans les rainures du stator. On peut amener la 'cataline' ou résine liquide à faire prise en utilisant des chemises de chauffage 46, qui peuvent présenter la forme de gaines semi-cylin- driques, serrées autour de la surface extérieure du noyau magneti- que au moyen de languettes de serrage 47. La chemise de chauffage peut être alimentée en huile chauffée ou en un autre liquide
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chauffé par les tuyaux 48 et 49.
Pour réduire le temps nécessaire pour amener la "cataline" ou résine liquide à faire prise, on peut chauffer d'avance le noyau approximativement jusqu'à la température correcte avant de commencer à verser la résine liquide dans le tube d'alimentation cylindrique 36.
Sur la fig.l, les têtes des spires sont encore exposées après que la matière de coulée a fait prise; ces têtes des spires sont ultérieurement recouvertes par une plaque-couvercle 60,qui peut âtre vissée ou autrement assemblée par des vis 61 à la matière cou- lée. Sur toutes les figures des dessins, la matière coulée est desi- gnée par 58. Une garniture de joint 59 peut être placée sous le cou- vercle 60 pour assurer un bon assemblage étanche aux fluides (voir fig.7).,La face d'extrémité supérieure de la matière coulée 58 dans l'enveloppe supérieure 40 est déterminée par l'écoulement de résine liquide ou "oataline" par l'orifice de trop-plein 56.
La face d'ex- trémité inférieure de la matière coulée dans l'enveloppe inférieure 38 est déterminée par le fait qu'on place d'abord, dans cette enve- loppe inférieure 38, une.matière appropriée qui,lorsqu'elle atteint l'orifice de sortie 54, déborde de manière à définir un niveau indi- qué par la ligne 55.
On laisse cette matière se solidifier, après quoi on bouche l'orifice 54 par un tampon,de sorte que la "cataline" ou autre résine liquide peut alors être amenée dans le tube longitu- dinal d'alimentation cylindrique 36 La matière, amenée dans le fond 'de l'enveloppe inférieure 38, reste à l'état solidifié pendantle déversement de la résine liquide dans la matrice de coulée.Après que la résine liquide a fait prise, on peut enlever du stator l'enveloppe inférieure 38,l'enveloppe supérieure 40 et le tube d'alimentation longitudinal,.oylindrique 36.
Avant de fixer la plaque-couvercle 60 sur les faces d'extrémité de la matière coulée 58, on peut usiner ces faces d'extrémité de manière à produire une véritable surface plane, de sorte qu'après que la plaque-couvercle 60 est -,assemblée à la ma- tière coulée, il n'y a pas de possibilité de fuites. Comme il peut exister une différence dans les coefficients de dilatation entre la matière de coulée et le noyau magnétique feuilleté,on peut d'abord appliquer sur la surface intérieure des rainures du stator un enduit de vernis ou de toute autre matière appropriée,de sorte qu'il pour- rait se produire un mouvement microscopique entre le matière coulée et le noyau feuilleté en rais'on de la différence des coëfficients de dilatation.
L'utilisation du vernis ou de toute autre matière appre- priée permet ce mouvement relatif sans dommage pour la matière cou- lée. Dans les rainures du stator,la matière coulée enveloppe com- plètement les enroulements et constitue réellement une gaine étanche aux liquides pour ces enroulements (voir fig.6 desdessins).
La fig.9 représente une variante du stator,dans laquelle un tube enroulé en hélice 62,qui peut être fait en fil métallique, est disposé de manière à s'adapter étroitement dans l'ouverture du stator. Les fils peuvent être faits en matière magnétique et peuvent etre assemblés entre eux par des bourrelets de soudure sur la face extérieure du tube enroulé en hélice. Les bourrelets soudés peuvent se loger dans les rainures du stator et sont disposés de manière à être enrobés dans la matière de coulée lorsqu'on coule celle-ci au- tour des enroulements. Le tube enroulé en hélice obture en fait la face intérieure du stator et donne un bon couple de démarrage.
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La fig. 8 représente une forme de réalisation modifiée de la plaque d'écartement,qui est désignée par 65; celle-ci peut être faite de le même matière que celle coulée autour des enroulements dans les rainures du stator. Comme représenté,la plaque d'écarte- ment 65 peut être maintenue à une certaine distance de la face d'ex- trémité du paquet de tôles feuilletées au moyen d'un tube creux 67et d'une vis 66,qu'on peut disposer de distance en distance autour du paquet de tôles feuilletées. La plaque d'écartement 65 peut être ob- tenue en découpant une mince tranche dans la masse du corps annu- laire 68, qui peut être formé dans la matrice de coulée représentée sur la fig.10.
En chauffent la matière de coulée ou corps annulaire
68,on peut maintenir la chemise extérieure 69 à une température plus élevée que la chemise intérieure 70. Ainsi,par exemple,la chemise extérieure 69 paut être chauffée par de l'huile à une température de
80 C environ, andis que la chemise intérieure 70 peut être chauffée par de l'huile à une température de 60 C environ, avec le résultat que la partie de matière de coulée autour des encoches 71 qui reçoi- vent les extrémités des manchons 25 peut être relativement tendre.
L'opérateur peut travailler avec les doigts la matière relativement tendre autour des manchons 25,de manière à fixer les manchons dans la plaque d'écartement 65. C'est-à-dire que la partie de la matière coulée/autour des encoches 71 peut être tendre à peu près comme du mastic relativement dur, de sorte que la matière peut être pressée de façon à s'adapter étroitement autour des manchons insérés dans cette matière. Le travail de la .natière de coulée autour des ex- trémités des manchonsévite l'utilisation de colle ou autre matiè- re adhésive, qui peut être désirable pour coller ou faire autrement adhérer les extrémités des manchons 25 dans la plaque métallique d'écartement 26, comme représenté sur les figures 1 et 3.
La plaque d'écartement 65 peut être découpée dans le corps annulaire 58 par tout outil de coupe approprié.
La fig.8 représente une autre forme de couvercle-enveloppe pour les êtes de spires exposées des enroulements; dans cette forme de réalisation, on utilise un chapeau 73 fait .de la même matière cou- lée que celle utilisée pour envelopper les enroulements dans les rainures du stator. La matière coulée sur les extrémités du paquet de tôle s'effeuilletées est solidifiée par la chaleur engendrée dans la chemis d'extrémité 72,qui peut être à une température inférieure à celle employée dans la chemise au voisinage des tôles feuilletées.En d'autres mots,la matière coulée sur les extré- mités des tôles feuilletées est chauffée moins, et lorsque le chapeau d'extrémité 73 est appliqué sur celles-ci,il se produit une liaison entre les deux couches de matière.
C'est-à-dire que le chapeau-couver- cle 73 est pressé vers le kas avec force contre la matière de coulée
58 du stator au moyen des arêtes de pression 75 d'un outil de pressim
74 qui s'adapte à l'intérieur d'un guide 76. L'application d'une pres sio entre les deux couchede matière coulee unit ou relle celles-ci entre elles de sorte qu'il test produit réellement un bloc homogène de matière coulée entre la pièce 58 et le chapeau-couvercle 73. Une bonne liaison entre les deux couches de matière de nature analogue est effectuée pendant la solidification de ces deux couches de ma- tière adjacentes. Le chapeau-couvercle 73, dans la région où il est soumis à l'action des aretes de pression 75, est de meme flexible
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au moment où la pression est appliquée sur ce chapeau par l'outil de pression 74.
L'expérience montre qu'on peut réaliser un bon joint, qui possède une rigidité mécanique suffisante pour maintenir le chapeau-couvercle sur les extrémités de la pièce de matière coulée sur le paquet de tôles feuilletées.
La fig.13 représente une forme de réalisation -(modifiée de matrice de coulée, en ce que, dans celle-ci, la résine liquide ou "cataline" enveloppe complètement les têtes des spires ainsi que les cotés des spires des enroulements. Sur la fig.13,il est prévu deux matrices de coulée, à savoir,une enveloppe inférieure 81 et une en- veloppe supérieure 82,convenablement assemblées aux plaques annulai- res 24 au moyen de vis.Une ehemise de chauffage 83,à circulation de liquide,est prévue dans l'enveloppe inférieure.
81,et une chemise de chauffage 84 à circulation de liquide est prévue dans l'enveloppe su- périeure 82, pour chauffer et solidifier la matière de coulée autour de têtes de spires des enroulements Un orifice de sortie à trop- plein 85 dans l'enveloppe supérieure 82 permet à la résine liquide ou "cataline" de déborder lorsque les matrices de coulée ont été complè- tement remplies.Pendant.les premiers stades de la solidification de la résine liquide ou"cataline",un vide peut être exercé sur le tuyau 86 pour enlever toutes lesbblles d'air qui peuvent être présentes dans la résine liquide .De manière semblable,
un vide peut être exer- cé sur le tuyau 57 sur la fig.l pour enlever toutes les bulles d'air dans la résine liquide.Il est seulement nécessaire de faire agir le vide pendant une courte période de temps,parce qu'une fois que les bulles d'air sont enlevées, il n'est plus nécessaire de maintenir le vide.La fig.14 montre l'extrémité supérieure du stator achevé lors- qu'il a été fabriqué au moyen des matrices de coulée représentées sur,,la fig.13. La fig.15 montre le moteur électrique achevé, avec les cloches d'extrémité 87 ancrées aux plaques annulaires 24 du pa- quet de tôles feuilletées. Un induit ou rotor 88, fixé sur l'arbre 89,est disposé de manière à tourner à l'intérieur du stator,de la manière ordinaire .
Dans le cas ou le moteur est immergé sous le ni- veau d'un liquide tel que de l'eau,l'eau ou autre liquide peut en- tourer complètement l'induit et le stator,mais en aucun cas l'eau ou ou autre liquide ne pourra venir en contact avec les enroulements du stator. Une garniture de joint 90 pour l'arbre peut être utilisée pour maintenir l'eau ou autre liquide écarté du palier 91 qui suppor- te l'extrémité inférieure de l'arbre.En raison de la construction économique pour l'enrobage des enroulements du stator dans la ma- tière de coulée,on constate que le moteur électrique ainsi construit peut être utilisé pour tous les usages industriels aussi bien que des moteurs de types submersibles.
L'enveloppe produite par la matière de coulée empêche 1 poussière ou toutes autres matières étrangères de venir en contact avec les enroulements du stator. On peut faire travailler les enr dulements sous des tensions et des vitesses élevées et ils résisteront sans dommage à un grand nombre de vibrations.
EMI7.1
- La fig.16 montre une rainure d'un rotor dans laquelle une matière d'étanchéité plastique a été coulée autour des enroulelinsérés ments 93/.dans les rainures du noyau magnétique 92 du rotor. Le manchon 25 sert à centrer les enroulements 93 dans les rainures. J Comme représenté à la fois sur les fig. 6 et 16, les manchons 25 1
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sont fermés par une bande longitudinale d'attache 33,,qui peut être faite en métal perforé ou en toute autre matière qui permet à, la matière de coulée de s'écouler. à travers cette bande perforée. Les bandes de fermeture 33 présentent sensiblement la forme d'U en sec- tion transversale et comportent de petites languettes ou pattes, faisant saillie vers l'intérieur, qui s'adaptent dans de petits trous 34 dans les faces latérales de bordure des manchons.
Les cotés rap- prochés des manchons tendent à s'écarter l'un de l'autre lorsque les spires des enroulements sont insérées dans ces manchons, et on peut ainsi monter facilement les bandes d'attache.33 en les pressant sim- plement contre la face extérieure des côtés rapprochés des manchons 25 jusqu'à ce que les petites languettes s'engagent élastiquement dans les petits trous 34, après quoi elles sont immobilisées. Les bandes defermeture 33 maintiennent les enr ulements dans les man- chons 25.
Bien que l'invention ait été décrite de façon détaillée en référence à plusieurs formas de réalisation, il est bien entendu que celles-ci ont été données uniquement à titre d'exemple et qu'on peut,sans s'écarter du principe ni du cadre de l'invention, y ap- porter de nombreuses modifications en ce qui concerne la construc- tion, la disposition et la combinaison des parties.
REVENDICATIONS.
I - Stator ou rotor étanche aux liquides pour machines dynamo-électriques ou moteurs électriques,ce stator ou rotor com- prenant un noyau magnétique avec une ouverture centrale et plusieurs rainures pour recevoir les enroulements autour de cette ouverture, un enroulement comprenant des spires avec des côtés de spires dans ces rainures et des têtes de spires aux extrémités du noyau, une masse de résine coulée dans les rainures et constituant une gaine étanche aux liquides autour de chaque côté de spire, cette masse de résine coulée se terminant en une partie annulaire sur chaque extré- mité du noyau, et un dispositif entourant les têtes des spires de .lanière à rendre l'enroulement complètement étanche aux liquides.