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DISPOSITION POUR LE REFROIDISSEMENT DE MACHINES ELECTRIQUES, EN PARTICULIER DE
MOTEURS TRIPHASES.
L'objet consistant à augmenter le rendement de machines électriques par unité de poids, est en substance un problème thermique, étant donné que la fatigue croissante des éléments actifs en augmente les pertes, et que la chaleur ainsi développée augmente sensiblement. Comme toutefois l'isolement d'enroulement n'admet que des augmentations de températures limitées, il faut soit maintenir faible la chaleur de perte, soit améliorer l'évacuation de la chaleur. Dans les constructions connues jusqu'à présent de machines électriques, le refroidissement est généralement beaucoup trop faible.
Dans les moteùrs triphasés ouverts par exemple, dans la meilleure des hypothèses, on fait circuler un courant d'air de refroidissement entre l'arrière du paquet de tôles du stator et le carter du moteur; l'arrière lisse du stator a toutefois une surface beaucoup trop réduite, pour assurer ainsi une bonne évacuation de la chaleur. Dans les moteurs fermés on munit par exemple le carter en fonte d'ailettes de refroidissement, et on fait circuler l'air de refroidissement le long de ces ailettes$ Ici également la surface d'évacuation de chaleur est insuffisante pour une bonne évacuation de la chaleur. Il faut encore ajouter que la fonte;:-.est un conducteur calorifique relativement mauvais, et que le passage de chaleur entre le paquet de tôles et le carter en fonte est insuffisant.
La présente invention a pour but de réaliser une disposition, à l'aide de laquelle une évacuation sensiblement meilleure de la chaleur du paquet de tôles est obtenue.
Suivant l'invention on munit à cet effet l'arrière du paquet de tôles du stator avec des protubérances qui en augmentent la surface, en particulier de protubérances en forme d'ailettes, qui sont exposées à un courant d'air de refroidissement. La disposition est telle que les ailettes de refroidissement sont estampées en même temps que les tôles du stator.
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La chaleur produite dans le paquet de tôles est donc transmise sans conducteurs calorifiques supplémentaires des ailettes de refroidissement estampées serrées les unes contre les autres .de manière particulièrement favorable et avec un rendement élevé à l'air de refroidissement circulant entre les ailettes de refroidissement, ce qui donne une évacuation de chaleur sensiblement supérieure.
Une forme de réalisation particulièrement avantageuse réside en plus suivant l'invention dans le fait que le paquet de tôles muni d'ailettes de refroidissement est réuni en une unité rigide de stator à l'aide de bagues terminales résistantes réunies par des boulons, unité qui est uniquement entourée d'une enveloppe conductrice d'air de refroidissement, qui peut être facilement amovible. Cette enveloppe d'air de refroidissement est suffisante pour produire un guidage forcé de l'air de refroidissement à travers les canaux à ailettes, et pour utiliser complètement le courant d'air de refroidissement pour le refroidissement. Un carter de stator séparé peut alors être supprimé complétement, étant donné qu'il ne signifierait qu'une augmentation du poids mort.
Lorsque l'enveloppe d'air de refroidissement est facilement amovible, on a la possibilité de nettoyer aisément les canaux d'air de refroidissement.
Les figs 1 et 2 représentent en vue de face et en coupe transversale un paquet de tôles de stator construit de cette manière. Le chiffre de référence 1 désigne les tôles du stator, chacune d'elles étant munie à son bord extérieur d'un nombre élevé d'ailettes de refroidissement estampées 2. Le paquet de tôles porte à ses deux extrémités des bagues terminales résistantes 3, qui sont réunies par des boulons 4 traversant le paquet, boulons qui sont rivetés aux bagues terminales. Le paquet de tôles est en outre entouré d'une enveloppe conductrice 5, cette enveloppe produit un guidage forcé de l'air de refroidissement dans le sens de la flèche 6 à travers les canaux à ailettes, de sorte que le courant d'air de refroidissement est utilisé entièrement pour le refroidissement.
Comme la chaleur est directement transmise des éléments actifs au courant d'air de refroidissement, on obtient un refroidissement intense du paquet de tôles, qui permet une augmentation de rendement de la machine électrique. L'emploi de l'enveloppe d'air:de refroidissement présente en outre l'avantage résidant dans le fait qu'un carter statorique proprement dit; comme il a été prévu jusqu'à présent, n'est pas nécessaire.
Suivant l'invention on peut en outre prévoir une disposition dans laquelle'. les ailettes de refroidissement de deux tôles successives, en particulier de chaque deuxième tple, en vue d'augmenter la surface de refroidissement, sont décalées dans le sens de la périphérie dans une mesure réduite, ne diminuant que faiblement la section transversale pour l'air de refroidissement qui circule entre elles. Déjà avec un faible décalage d'une quantité correspondant à peu près à l'épaisseur de la tôle, on obtient une surface accrue de 100% et un bon brassage du courant d'air passant par les canaux de refroidissement, sans réduire pour cela sensiblement la section des canaux.
La fig. 3 représente un exemple de réalisation d'une disposition de ce type, à savoir la coupe transversale d'un canal de refroidissement, ménagé entre les ailettes de refroidissement d'un paquet de tôles de stator. 11 désigne les tôles du paquet et 12 un canal d'air, qui est constitué par les interstices compris entre chaque paire d'ailettes. L'air de refroidissement circule dans le canal dans le sens de la flèche 13.
Comme l'indique la figure, les tôles11 du stator, sont décalées alternativement de l'épaisseur d'une tôle l'une par rapport à l'autre. De ce fait, comme on peut le constater aisément; on obtient une augmentation sensible de la surface émettrice de chaleur du canal de refroidissement 12.
Pour que lors de la fabrication les pertes en tôle soient les plus faibles possible, et pour tirer le meilleur profit de la matière première, on découpe suivant l'invention les tôles munies d'ailettes de refroidissement en quinconce, comme indiqué à titre d'exemple par la
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fig. 4. La consommation de tôle est alors à peine supérieure à celle résul- tant du mode de fabrication connu jusqu'à présent des paquets de tôle du stator.
Dans certains cas il peut aussi être préférable, suivant l'in- vention, de donner la forme d'un rectangle, en particulier d'un carré, aux tôles de stator munies d'ailettes de refroidissement, comme indiqué par la fig. 5. De cette manière et sans augmentation de consommation de tôle on peut découper les ailettes de refroidissement à partir de l'extérieur dans les différentes tôles, ailettes qui se succèdent et qui constituent ainsi des canaux de refroidissement pour l'évacuation directe de la chaleur du paquet de tôles.
Dans de nombreux cas, on peut déjà, suivant l'invention réali- ser une amélioration considénable de l'évacuation de la chaleur, en décou- pant les ailettes de refroidissement, en tirant uniquement parti des déchets angulaires habituels jusqu'à présent. Comme l'indique la figure 6, on peut déjà réaliser de cette manière un très bon refroidissement du paquet de tôles par émission directe de la chaleur produite dans le paquet de tô- les au courant d'air de refroidissement circulant entre les canaux de re- froidissement.
Une augmentation supplémentaire de la surface de refroidisse- ment et la suppression de l'enveloppe supplémentaire peut être obtenue par l'estampage de canaux de refroidissement, comme indiqué à titre d'exemple dans la figure 7.
Les interstices dans le paquet de tôles du stator, obtenus en estampant les tôles du stator en tirant parti des déchets de tôle angulaires, peuvent en outre être composés suivant 1'invention en décalant les tôles du stator obtenus de cette façon séparément ou par groupes les unes par rapport aux autres, et en les réunissant en un paquet de tôles de stator en substance cylindrique. On obtient de cette manière un paquet de stator cylindrique, dont la périphérie entière sert à évacuer directement et uniformément la chaleur.
Les figures 8 et 9 représentent un exemple de réalisation d'un paquet de tôles du stator réalisé de cette manière, en vue de face et en élévation latérale. 21, 22 et 23 désignent les trois parties du paquet de tôles, qui sont décalées l'une par rapport à l'autre de l'angle #. Les tôles du paquet partiel 21 sont estampées à partir de tôles carrées 24, indiquées en traits mixtes dans la figure. De même les tôles des paquets partiels 22 et 23 sont estampées à partir des tôles 25 et 26, également indiquées en traits mixtes. Par la disposition décalée des paquets partiels 21, 22 et 23 on obtient ainsi un paquet entier, dont la périphérie présente des ailettes évacuant la chaleur,et qui peut être entouré d'une enveloppe conductrice cylindrique pour l'air de refroidissement.
Les figs. 10 et 11 du dessin représentent en vue de face et en élévation latérale un paquet de tôles de stator, qui est également composé de plusieurs paquets partiels, de manière analogue à la forme d'exécution suivant les figures 8 et 9 et, dans lequel les paquets'partiels sont également décalés du même angle #, de sorte que l'on obtient de ce fait un paquet de tôles de stator en substance cylindrique.
La différence par rapport à l'exemple précédent réside dans le fait que dans ce cas on n'estampe pas seulement des ailettes, mais des canaux de refroidissement proprement dits dans les tôles carrées indiquées en traits mixtes, 31, 32 et 33, de sorte que les extrémités des ailettes estampées sont reliées les unes aux autres par des éléments transversaux 34, 35 et 36, qui constituent conjointement les éléments d'une surface d'enveloppe cylindrique pour le paquet de stator.
Les interstices produits en décalant les uns par rapport aux autres les tôles du paquet statorique peuvent en outre, suivant l'invention, être remplis par une masse coulée, par exemple en métal (aluminium ou analogue), par de la résine coulée ou par des matières synthétiques. On obtient ainsi un paquet de stator à enveloppe cylindrique extérieure uniforme.
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Les figures 12 et'13 du dessin représentent un tel paquet statorique, qui est composé des paquets partiels 41, 42 et 43 de la Manière décrite plus haut. Les interstices dans l'enveloppe extérieure, entre les paquets partiels, sont remplis dans ce cas par une couche 44 en résine coulée, de sorte que le paquet devient un cylindre régulier.
Enfin on peut prévoir suivant l'intention une disposition dans laquelle les têtes d'enroulement du stator, conjointement avec les interstices dans le paquet, peuvent être enrobées par de la résine coulée ou des substances analogues. De ce fait on obtient un stator compact et stable, qui évacue bien la chaleur,étant donné que la chaleur qu'il produit est transmise directement à l'air de refroidissement qui la traverse.
La fig. 14 du dessin représente un exemple de réalisation d'un tel stator, en coupe longitudinale. 51, 52 et 53 désignent à nouveau les parties d'un paquet de stator, qui sont décalées les unes par rapport aux autres de la manière décrite ci-dessus, de façon telle que des canaux de refroidissement sont obtenus à la périphérique du paquet, dans lesquels circule de l'air de refroidissement dans le sens de la flèche 54. Dans les encoches du paquet de stator est monté l'enroulement 55. Les têtes d'enroulement 65 et 57 prévues de part et d'autre du paquet de tôles de stator sont enrobées dans de la résine coulée. La résine coulée remplit également les interstices 59, 60 et 61 des paquets partiels du stator.
REVENDICATIONS.
1. Disposition pour le refroidissement des machines électriques, en particulier de moteurs triphasés, caractérisée en ce que la partie extérieure du paquet de tôles du stator est munie de protubérances augmentant sa surface, en particulier des ailettes, exposées à un courant d'air de refroidissement.