CH392678A - Arbre isolant - Google Patents

Description

  Arbre isolant    La présente invention a pour objet un arbre iso  lant pour la transmission d'une force mécanique entre  des zones<B>à</B> potentiels électriques différents, et qui est  particulièrement destiné aux machines électromagnéti  ques telles que les génératrices, les moteurs et les  mécanismes de commande électromagnétiques, dans  lesquels l'énergie mécanique est convertie en énergie  électrique ou inversement. Cet arbre est notamment  destiné<B>à</B> la machine électromagnétique qui est décrite  dans le brevet suisse<B>NI, 385302.</B>  



  L'arbre isolant suivant l'invention est caractérisé  en ce qu'il comprend un grand nombre d'éléments  qui sont alternativement des pièces conductrices en  forme de cuvette et des pièces isolantes de forme cor  respondante, ces éléments alternés étant     embdités    les  uns dans les autres et les pièces conductrices étant  beaucoup plus rigides que les pièces isolantes. On peut  monter sur un tel arbre une série de disques espacés  les uns des autres dans le sens axial et disposer un ou  plusieurs circuits magnétiques de forme allongée si  tués d'une façon générale parallèlement<B>à</B> l'arbre et<B>à</B>  proximité de ce dernier, de sorte que les lignes de  flux magnétique du circuit magnétique<B>(à</B> l'exception  des pertes) soient coupées par les disques.

   Ce circuit  magnétique peut être formé par une matière magnéti  que telle que le fer, l'acier, les ferrites,     etc.,    agencée  autour de l'arbre et entre les disques de façon que le  circuit magnétique soit, de façon générale, parallèle  <B>à</B> l'arbre et proche de ce dernier. Ce circuit magnéti  que présente certaines solutions de continuité cons  tituées par les entrefers entre pièces tournantes et piè  ces fixes et par des couches de matière isolante,  comme cela est décrit de façon plus détaillée dans le  brevet cité.  



  En général, l'arbre et les disques montés sur cet  arbre tournent, tandis que le reste de la machine est  fixe. Toutefois, il est évident que la machine fonction-         nerait    également si le reste de la machine tournait  dans le sens opposé au sens de la rotation de l'arbre  ou si l'arbre était fixe et si la rotation était imposée  au reste de la machine.  



  Le dessin annexé représente,<B>à</B> titre d'exemple,  une forme d'exécution de l'invention.  



  La     fig.   <B>1</B> est une vue en élévation latérale, en  partie en coupe axiale longitudinale, représentant un  arbre isolant pour une génératrice<B>à</B> haute tension<B>à</B>  disques multiples.  



  La     fig.    2 est une vue en coupe selon la ligne     II-11     de la fi-.<B>1,</B> mais<B>à</B> plus petite échelle et montrant un  disque de rotor monté sur l'arbre.  



  Dans la forme de réalisation représentée sur le  dessin, des disques 2 sont montés sur un arbre<B>1.</B> Cet  arbre doit être résistant non seulement au point de  vue mécanique, mais également au point de vue élec  trique, de façon<B>à</B> pouvoir être utilisé pour la trans  mission     d7une    force mécanique entre des zones<B>à</B>  potentiels électriques différents. Les disques 2 sont  montés sur des pièces métalliques épaisses 22 qui  sont en forme de cuvette, comme représenté, et qui  sont séparées les unes des autres par une série     d'élér          ments,    qui sont alternativement des pièces métalliques  minces<B>23</B> et des couches isolantes 24, et qui sont  collés entre eux de façon appropriée.

   L'arbre<B>1</B> se  termine<B>à</B> chaque extrémité par un cylindre métalli  que massif<B>25</B> qui est séparé de la pièce métallique  épaisse la plus proche 22 de la même façon que deux  pièces métalliques épaisses 22 adjacentes sont séparées  l'une de l'autre. Plus l'angle des pièces en forme de  cuvette est aigu, plus la résistance mécanique de l'ar  bre est forte. Les pièces métalliques 22,<B>23</B> assurent  la résistance mécanique et il convient qu'elles soient  en acier de haute qualité. Les couches isolantes 24  assurent l'isolation électrique et elles peuvent être,  par exemple, formées     d#un    stratifié de fibres de verre      dans lequel les couches de fibres de verre sont impré  gnées d'une résine     époxy.     



  Dans l'arbre, le champ électrique est perpendicu  laire aux stratifications des couches isolantes 24, de  sorte qu'on obtient le maximum d'isolation. De plus,  tout moment de flexion se traduit par une force de  compression perpendiculaire aux stratifications, de  sorte que ce moment de flexion n'est pas limité par  une tendance quelconque<B>à</B> séparer les couches les  unes des autres par une traction, mais uniquement  par le fluage plastique résultant de la compression de  l'isolant<B>;</B> il n'y a pratiquement aucune tension sur  les joints collés. De ce fait, l'arbre tend<B>à</B> avoir des  propriétés mécaniques proches de celles du métal  plutôt que de celles des couches isolantes 24.  



  Il est bien connu dans la technique que, dans le  cas d'un isolant massif, le trajet de moindre résistance  pour le contournement passe le long de la surface de  cet isolant. C'est pour cette raison qu'il est utile que  la surface des éléments isolants soit ondulée. L'arbre  ne perd que très peu en réduction de la longueur de       contournernent    puisque la forme en cuvette donnée  aux éléments n'affecte pas la distance entre plans  équipotentiels<B>à</B> la périphérie de l'arbre. Du fait que  la distance entre les couches successives métalliques  sur la périphérie de l'arbre n'est pas affectée par la  forme en cuvette donnée aux éléments, ce sont seule  ment les parties internes emboîtées de ces éléments  stratifiés, où il ne peut se produire aucune décharge  superficielle, qui sont rapprochées les unes des autres.

    Par ailleurs, les pièces métalliques minces<B>23</B> ont une  épaisseur décroissante qui atteint une valeur très fai  ble<B>à</B> la périphérie de l'arbre de sorte que seule  l'épaisseur des pièces métalliques épaisses 22 réduit  notablement la longueur axiale de contournement  pour l'isolant et que la réduction résultante est d'en  viron un cinquième.     Larbre    décrit assure également  une subdivision de la tension et il est bien approprié  <B>à</B> la réalisation de distances de décharge de protec  tion<B>à</B> des intervalles rapprochés, pour servir de pro  tection contre les chocs électriques.

   De plus, l'isolant  massif présent dans l'arbre a un bon coefficient élec-    trique de sécurité du fait que les effets d'arête sont  très réduits et que le gradient de tension est perpen  diculaire aux stratifications<B>;</B> de plus, la valeur de la  tension de part et d'autre d'une épaisseur donnée est  faible, la rupture électrique dépend dans une large  mesure du gradient de tension qui s'accroît avec la  courbure.<B>Il y</B> a donc un risque maximum de rup  ture électrique<B>à</B> la crête de la stratification représen  tée sur la     fig.   <B>1.</B> Toutefois, ce risque est réduit par  le fait qu'en ce point l'isolant est plus épais qu'entre  les surfaces inclinées de la stratification. La forme en  cuvette donnée aux éléments réduit donc les effets  de la courbure.

   Par exemple,<B>à</B> proximité de l'axe de  l'arbre, le rayon de courbure des surfaces conductri  ces est grand par comparaison avec l'épaisseur de la  matière isolante.

Claims (1)

1. <B>REVENDICATION</B> Arbre isolant pour la transmission d'une force mécanique entre des zones<B>à</B> potentiels électriques différents, caractérisé en ce qu'il comprend un grand nombre d'éléments qui sont alternativement des piè ces conductrices en forme de cuvette et des pièces isolantes de forme correspondante, ces éléments al ternés étant emboîtés les uns dans les autres et les pièces conductrices étant beaucoup plus rigides que les pièces isolantes. SOUS-REVENDICATIONS <B>1.</B> Arbre isolant suivant la revendication, carac térisé en ce que la courbure et l'espacement des piè ces conductrices sont tels que,<B>à</B> l'endroit où le gra dient de potentiel électrique est élevé dans les pièces isolantes, le champ électrique est sensiblement uni forme. 2.

   Arbre isolant suivant la revendication et la sous-revendication <B>1,</B> caractérisé en ce que les piè ces conductrices sont d'épaisseur décroissante en di rection de leur périphérie, de façon<B>à</B> réduire la dimi nution de la longueur du trajet de décharge super ficielle qui est due<B>à</B> la présence de ces pièces con ductrices dans cet arbre.