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La présente invention concerne les moteurs à induction ou autres machines dynamo-électriques à courant alternatif à rotor bobiné qui tour- nent à des vitesses élevées exigeant le cerclage des têtes de bobines de 1' enroulement de rotor pour protéger celles-ci contre la force centrifuge, et dont les dimensions et la fréquence de l'enroulement de rotor nécessitent un enroulement de rotor en conducteurs toronnés avec un certain enchevêtre- ment des brins des cotés de bobines, de façon à réduire l'échauffement qui résulterait autrement des pertes dans le cuivre ou par courants de Foucault provoquées par le flux de fuite des encoches.
Jusqu'ici, on a appliqué couramment le système Roebel d'enchevê- trement aux enroulements de stator des grosses turbo-génératrices, où il n'y a pas d'action de la force centrifuge sur les têtes de bobines. On a construit aussi de gros moteurs à induction à rotor bobiné -avec des enroule- ments secondaires ou de rotor non toronnés donnant entière satisfaction, parce que la fréquence des courants induits dans ces enroulements était peu élevée. Ces enroulements de rotor ordinaires ou non toronnés sont faits de grosses bandes de cuivre prenant la forme de côtés de bobines rectilignes maintenus dans des encoches de rotor par des cales et dont les parties dé- passantes sont rabattues de façon à laisser un vide, dans le sens radial, pour le cerclage nécessaire à la fixation des extrémités ou têtes de bobines.
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Ce rabattement des extrémités est indispensable pWce qu'iJi:féU&ki.t a11OO1 r':Vomlt des encoches de rotor excessivement profondes qui entraîneraient un affai- blissement exagéré du facteur de puissance et du couple d'accrochage du moteur à induction.
La présente inventiop concerne spécialement un type de gros moteur à induction à rotor qui tourne, à certains moments, à une vitesse considé- rablement inférieure à la vitesse de synchronisme. Quand la vitesse du moteur diminue, la fréquence du courant de rotor augmente, et les pertes par cou- rants de Foucault deviennent excessives et provoquent un échauffenent exagé- ré de l'enroulement de rotor. Pour réduire ces pertes, les bobines de ro- tor se composent de minces torons de cuivre convenablement enchevêtrée.
On serait tenté de réaliser une bobine de rotor à fils multi-brins en appliquant le système Roebel d'enchevêtrement sur toute la longueur des côtés de bo- bines logés dans les encoches, et en rabattant les têtes de bobines à la sor- tie des encoches de façon à obtenir une extrémité de rotor à diamètre réduit laissant au-dessus un espace radial suffisant pour le cerclage ou frettage tenant compte des vitesses de rotation élevées du moteur. En général, une bobine de rotor à fils multi-brins n'aurait cependant pas une rigidité ou ré- sistance suffisante pour rester indéformable entre l'extrémité des encoches et le point où il y a assez d'espace pour introduire le cerclage. La bobine doit donc quitter le noyau de rotor à une distance radiale suffisamment en- dessous de la périphérie du rotor pour qu'il y ait l'espace voulu pour le cerclage.
Les côtés de bobines à fils multi-brins logés dans les encoches de rotor se trouveraient si loin en-dessous de la surface ou périphérie du rotor, qu'il en résulterait un facteur de puissance et un couple d'accro- chage inadmissiblement faibles.
La présente invention prévoit une construction de rotor spéciale permettant au cerclage des têtes de bobines de venir contre les extrémités du noyau de rotor sans diminution exagérée du facteur de puissance ou cou- ple d'accrochage du moteur, et permettant ainsi d'utiliser un enroulement de rotor à fils multi-brins de façon à réduire les pertes par courants de Foucault.
L'invention ressortira clairement de la description détaillée d'une de ses formes d'exécution donnée ci-après à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
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La fige 1 est une vue en plan développée d'une partie d'un noyau'1 de rotor à 150 encoches, avec uns demi-bobine inférieure et une demi-bobine supérieure réunies en une bobine complète, et
La figure 2 est une coupe longitudinale partielle, suivant la ligne II-II de la figure 1, du rotor complet, avec une petite partie du sta- tor en coupe.
La figure 2 représente un moteur à induction comprenant un stator 151 et un stator 152. Le rotor se compose d'un noyau" de rotor 153 représen- té avec 150 encoches numérotées de 1 à 150, ce nombre étant donné simplement à titre d'exemple. Le rotor porte un enroulement secondaire comprenant 150 demi-bobines supérieures 155, et 150 demi-bobines inférieures 156, chaque de- mi-bobine: comprenant un côté de bobine 157 logé dans une des encoches et deux demi-têtes de bobine 158 et 159 dépassant les extrémités correspondantes du noyau de rotor 153. Les côtés de bobine 157 sont maintenus dans les en-
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coches par des cales 161 (figure 2) ,--é-°v che.ei--bôhie -";pet 155 sont protégées contre les forces centrifuges par un cerclage 162 figure 2).
Comme la machine représentée a une vitesse périphérique de rotor très élevée, un cerclage spécial 163 entoure les têtes de bobines des demi-bobines 156 et est placé après application des demi-bobines inférieures 156, mais avant application des demi-bobines supérieures 155. Un espacement est prévu entre demi-bobines supérieures et inférieures 155 et 156, rempli par un rembour- rage ou enroulement 164 qui entoure le cerclage inférieur 163.
Comme d'habitude, les têtes de bobines inférieures des demi-bobines 156 reposent sur un support de bobines cylindriques convenable 165. Après montage des demi-bobines inférieures et supérieures de l'enroulement, les extrémités des demi-bobines successives sont réunies par des connecteurs convenables 166 soudés classiquement en place à l'argent.
Suivant la présente invention, chaque encoche de rotor 1 à 150 a, sur toute sa longueur sauf près de ses extrémités, une profondeur radiale suffisante uniquement pour recevoir ses côtés de bobines 155 et 156, sa cale 161 et l'isolant nécessaire 167; elle devient plus profonde à chaque extré- mité, entre les points a et b, de façon à réduire le rayon ou diamètre des têtes de bobines et à obtenir le vide suffisant pour placer le cerclage de têtes de bobines 162, ou les deux cerclages 162 et 163, si on les utilise tous deux. Les côtés de bobines supérieurs et inférieurs 155 et 156 sont rabattus, aux endroits.!. et b où les encoches deviennent plus profondes, comme la figure 2 le montre.
- Les demi-bobines 155 et156 de l'enroulement de rotor sont construi- tes en fils multi-brins, avec deux torons dans'le sens de la largeur à l'in- térieur de l'encoche, comme dans le système Roebel d'enchevêtrement. En pratique, dans le moteur représenté, il y a vingt-quatre torons disposés en deux piles de douze, mais, pour la clarté du dessin, on n'a représenté que cinq torons par pile. Les deux piles de torons sont classiquement entou- rées d'un léger enroulement isolant qui est supposé transparent, de façon que les torons soient visibles sur le dessin. Les torons conducteurs ne sont généralement pas enchevêtrés dans les têtes de bobines 158 et 159, par- ce que le flux de fuite, dans cette partie, est assez faible que pour ne pas nécessiter d'enchevêtrement, ce qui facilite d'ailleurs le pliage inévi- table des têtes de bobines.
D'ailleurs, les lignes de force du flux de fuite à hauteur des têtes de bobines sont disposées de façon tellement com- pliquée et si changeante, qu'un enchevêtrement des torons ne réduirait que partiellement les courants de Foucault à cet endroit.
Dans la présente invention, les torons restent aussi non enchevê- trés dans le voisinage du rabattement des côtés de bobines 157, de façon à
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éviter de devoir rabattre des parties enchevêtrées sans endommager l'isolant.
Suivant l'invention, au moins quant il faut réduire les pertes par courant de Foucault au minimum, les torons conducteurs restent aussi non enchevê- trés au milieu des côtés de bobines entre les points c et d, pour un motif qui sera exposé ci-après. Les torons conducteurs sont enchevêtrés de façon à réaliser la moitié d'une complète substitution à hauteur des deux parties restantes de côtés de bobines 157, c'est-à-dire entre les points e et c et entre les points d et f, le point ± étant voisin de la partie rabattue a et le point f voisin de la partie rabattue à l'autre extrémité du côté @ bobine.
L'effet de la demi-substitution mutuelle des torons dans la partie de e et à est de ramener les torons supérieurs de chaque côté de bobine à la partie inférieure, ou de faire faire par les autres torons un demi- tour autour du conducteur en passant entre,ces deux points, quel que soit le point de départ de ces torons. De même l'effet de la demi'substitution mu- tuelle des torons entre les points d et f consiste à ramener les torons inférieurs à la partie supérieure, dans chacune des 300 demi-bobines, quand ils passent entre ces deux points. Des tensions différentielles sont induites entre torons, à cause du flux de fuite dans les encoches, dans chacune des parties de bobines logées dans les'encoches à chaque extrémité de côté de bobine..
Les parties centrales non enchevêtrées c à d de chaque côté de bobi- ne servant à neutraliser le mieux possible ces tensions différentielles induites dans les têtes de bobines non enchevêtrées de chaque côté de bobine, la neutralisation des tensions étant partielle ou totale dans les différents torons, suivant leurs positions. En général, la longueur axiale totale de la partie centrale non enchevêtrée c à d est plus grande que les longueurs com- binées des deux demi-têtes de bobines non enchevêtrées du côté de bobine; si on tend à minimiser les pertes par courante de Foucault.
Il faut noter que l'augmentation de profondeur d'encoche aux extré- mités du noyau en b, a deux résultats. Le diamètre des têtes de bobines est réduit de façon à laisser radialement le vide voulu pour le cerclage, tan- dis que la majeure partie de chaque encoche, du point a près d'une extrémi- té au point correspondant près de l'autre extrémité, a la profondeur radia- le la,plus petite possible, de façon que la grosse partie des cotés de bo- bines soit le plus près possible de lapériphérie@. évitant ainsi une diminu- tion du facteur de puissance et du couple d'accrochage du moteur.
Le fait que les têtes de bobiner à la sortie des extrémités du noyau, de rotor, ont le même diamètre que la partie restante des têtes de bobines, permet d'appli- quer les cerclages 162 et 163 jusque contre le noyau de rotor 153, sans que la moindre partie des torons mécaniquement faibles des têtes de bobines reste non protégée contre la force centrifuge.
Dans la partie rabattue de chaque tête de bobine, de a à b, et delà, vers l'extérieur, jusque près de l'extrémité du noyau, les torons sont protégés contre la force centrifuge par des rembourrages de forme voulue 171 et 172 qui,remplissent les vides et transmettent la force centrifuge aux cales de fermeture des encoches 161.
Cette force d'encoche est aussi utile dans les rotors travaillant à de basses fréquences n'exigeant,pas des conducteurs de rotor en fils mul- ti-brins.
REVENDICATIONS.
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