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Est-a
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DANS
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Physical
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5 metres
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de 10 metres
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10 m
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de 550-600 mm
(1)
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25 percent de
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80 tonnes
(1)
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Generic
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metal
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Molecule
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DES
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2519204A1
Family ID 8083236
Probable Assignee Le Proizv
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title ROTOR POUR MACHINE ELECTRIQUE
EN Title ROTOR FOR ELECTRIC MACHINE - HAS LAYERS IN LAMINAR RING HELD
TOGETHER BY EDGE WELDS AND BY PROJECTIONS AND RECESSES
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE LES CONSTRUCTIONS ELECTROMECANIQUES.
LE ROTOR DE MACHINE ELECTRIQUE FAISANT L'OBJET DE L'INVENTION, EST DU
TYPE COMPORTANT UN BATI, UNE JANTE CYLINDRIQUE ANNULAIRE MONTEE SUR LE
BATI ET CONSTITUEE PAR DES SEGMENTS 4 DISPOSES EN COUCHES, ET UN
SYSTEME D'EXCITATION INSTALLE SUR LA SURFACE EXTERIEURE DE LA JANTE,
ET EST CARACTERISE EN CE QUE LES SEGMENTS 4 SONT POURVUS D'EVIDEMENTS
12 OBTENUS PAR DEFORMATION PAR PRESSION ET FORMANT, DU COTE OPPOSE,
DES SAILLIES, LES SAILLIES DES SEGMENTS 4 DE L'UNE DESDITES COUCHES
S'ENGAGEANT DANS LES EVIDEMENTS 12 DES SEGMENTS 4 DE LA COUCHE
ADJACENTE, LES SURFACES EXTERIEURE ET INTERIEURE DE LA JANTE ETANT
POURVUES D'ENCOCHES LONGITUDINALES 9 DANS LESQUELLES SONT REALISES DES
JOINTS SOUDES 11 POUR FIXER ENSEMBLE LES COUCHES DE LA JANTE.
L'INVENTION S'APPLIQUE D'UNE MANIERE PARTICULIEREMENT AVANTAGEUSE AUX
ALTERNATEURS HYDRAULIQUES DE GRANDE PUISSANCE.
The rotor has longitudinal slots on the inside and outside surfaces of
its cylindrical ring in order to reduce the rotor's size and amount of
material required for a given rigidity. The ring consists of segments
forming layers. The longitudinal slots contain welds to connect the
layers of the ring together. The segments have impressed recesses on
one side forming projections on the other side. The projections
belonging to one segment locate in the recesses belonging to an
adjacent segment. The recesses and projections fix the segments
radially and tangentially hence making clamping bolts unnecessary.
Description
_________________________________________________________________
a presente invention se rapporte au donraine des constructions
electromecaniques et a notamment pour objet un rotor pour machine
electrique. L'invention s'applique d'use maniere pratiquement
avantageuse aux alternateurs hydrauliques de grande puissance.
On connait un rotor pour machine electrique (voir, par exemple, le
livre de A.I. ABRAMOV et A.V. IVANOV, "La construction des
alternateurs hydrauliques et des compensateurs asynchrones ". Moscou,
editions " Vyschaia chkola ", 1978, page 36), comprenant un bati avec
un arbre, ainsi qu'une jante feuilletee installee sur ledit bati et
constituee par des anneaux plats individuels serres ensemble par des
goujons de serrage de facon a former un cylindre.
Sur la surface exterieure de la jante sont fixes les poles du rotor.
Etant donne que le diametre exterieur maximum des anneaux de la jante,
qui determine la dimension maximum du rotor, est limitee par les
gabarits de transport, le rotor ainsi concu n'a qu'un domaine
d'application restreint et ne peut pas etre employe dans les machines
electriques de gran de puissance, dans lesquelles le diametre
exterieur des anneaux de la jante est d'au moins 5 metres.
On connait egalement un rotor pour machine electrique (voir le livre
de V.V. DOMBROVSKY et alt. " La construction des alternateurs
hydrauliques ". Moscou-
Leningrad, editions "Energuia", 1965, chapitreI, pages 16 a 17,
figures8,9 et chapitre Il, page 146), comportant un bati monte sur un
arbre et une jante cylindrique fixee sur ce bati et constituee par un
assemblage de segments de tole d'acier mincs formant des anneaux, les
joints desdits segments etant decales d'une couche a l'autre. Les
couches de la jante sont serrees dans le sens axial par des goujons de
serrage traversant les orifices pratiques dans les segments.La surface
exterieure de la jante comporte des encoches longitudinales dans
lesquelles est fixe le systeme d'excitation du rotor, c'est-a-dire les
poles, dans le cas d'un rotor a poles sailants,ou bien le bobinage
inducteur1 dans le cas d'un rotor a poles non saillants.
Du fait que les couches de la jante sont obtenues par assemblage de
segments individuels, et non d'anneaux plats entiers, il devient
possible de fabriquer des rotors assez grands sans affecter leur
aptitude au transport a ltetat desassemble.
Le diametre exterieur de la jante du rotor d'une machine electrique de
grande puissance, par exemple d'un alternateur hydraulique, peut
atteindre plus de 10 metres, le poids de la jante pouvant entre de
plusieurs centaines de tonnes. L'aire de section transversale d'une
telle Jante est choisie de facon a assurer sa resistance mecanique,
qui depend,a son tour, du moment d'inertie dynamique du rotor, et
cette aire depasse largement la valeur exigee par la charge magnetique
de la jante. Pour cette raison, la reduction de l'aire de section
transversale de la jante et, par consequent, la diminution de la metal
necessitee par la fabrication de celle-ci, constituent un probleme
d'actualite dans le domaine des constructions electromecaniques.Une
reduction de la metal necessaire a la fabrication de la jante est
obtenue en ameliorant la qualite des aciers pour tolets minces et en
perfectionnant les caracteristiques de resistance de ces derniers.
Cependant, les possibilites d'une plus grande reduction de l'aire de
section transversale de la jante sont limitees par les particularites
de oenstruction de celle-ci.
Dans le rotor muni d'une jante constituee par des segments, de meme
que dans celui pourvu d'une jante composee d'anneaux plats entiers,
une partie considerable de la section transversale de la jante est
reservee aux orifices prevus pour les goujons de serrage. Ainsi, par
exemple, pour une jante d'un diametre exterieur d'au moins 10 m et
d'une largeur de 550-600 mm, les orifices recevant les goujons de
serrage occupent environ 20 a 25 percent de la surface de section
transversale de la jante. Ces orifices affaiblissent la jante etant
donne qu'ils reduisent sa section calculee. De plus, les goujons de
serrage eux-memes soumettent la jante a une charge mecanique
supplementaire en augmentant les forces de traction agissant sur cette
jante lors de la rotation du rotor.Pour cette raison, afin d'assurer
la resistance mecanique necessaire de la jante, on doit, en raison de
la presence des goujons de serrage, accroitre la largeur de cette
jante, ce qui provoque une augmentation de la metal, notamment d'acier
fin couteux, necessaire a la fabricationditerit et, par consequent, du
rotor dans son ensemble.
La presente invention vise donc un rotor pour machine electrique
pourvu d'une jante douee d'une resistance mecanique accrue pour des
dimensions donnees, ou necessitant une quantite moindre de metal pour
une resistance mecanique donnee, et ce, gracie a la suppression des
goujons de serrage servant a fixer ensemble les segments de rotor.
A cet effet, le rotor pour machine electrique, du type comprenant un b
ti, une jante cylindrique annulaire montee sur ledit bati et
constituee par des segments disposes en couches, et un systeme
d'excitation installe sur la surface de la jante, est caracterise,
suivant l'invention, en ce que les segments sont pourvus d'evidement-s
obtenus par deformation par pression et formant du cote oppose, des
saillies, les saillies des segments de l'une desdites couches
s'engageant dans les evidements des segments de la couche adjacentes
les surfaces exterieure et interieure de ladite jante comportant des
encoches longitudinales dans lesquelles sont realises des joints
soudes pour fixer ensemble les couches de la jante.
Le rotor faisant l'objet de l'invention permet de ne pas employer des
goujons de serrage dans la jante, le role de ceux-' etant joue parles
evidements et les saillies realises sur les segments et fixant
ensemble les couches de la jante dans des directions radiales et
tangentielles, ainsi que par les joints soudes realises dans les
encoches longitudinales prevues sur les surfaces cylindriques de la
jante et assurant la fixation des couches de la jante dans la
direction axiale.L'emploi de segments "continus" (c'est-a-dire sans
orifices pour les goujons de serrage) permet d'obtenir une plus grande
section transversale calculee et, par consequent, une resistance
mecanique accrue de la jante du rotor faisant l'objet de l'invention
en comparaison de celle serree par des goujons de serrage, et ce, pour
une valeur identique dela section transversale geometrique des deux
jantes. Autrement dit, la comparaison de la jante faisant l'objet de
l'invention avec celle necessitant l'emploi de goujons de serrage
montre que, pour une meme resistance mecanique, la premiere presente
des dimensions moindres, c'est-a-dire exige une moindre metal.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caracteristiques,
details et avantages de celle-ci apparat- tront plus clairement au
cours de la description qui va suivre faite en reference au dessin
unique annexe dans lequel
- la figure 1 est une vue en coupe transversale du rotor pour machine
electrique conforme a l'invention;
- la figure 2 est une vue, a echelle agrandie, d'un segment de la
jante de rotor represente sur la figure 1;
- les figures 3a, 3b representent une vue en coupe suivant III-III de
la figure 2, a echelle agrandie; et
- les figures 4a, 4b montrent schematiquement la disposition relative
des segments des differentes couches dans la jante de la figure 1.
Le rotor pour machine electrique, par exemple pour un alternateur
hydro-electrique vertical, conforme a l'invention, comporte un bati 1
(figure 1) monte sur un arbre 2, et une jante cylindrique annulaire 3
installee sur le bati 1. La jante 3 est constituee de segments 4 en
toles d'acier minces, assembles en anneaux disposes en couches suivant
la hauteur de la jante 3 et ensuite serres a la presse. La jante 3 est
fixee sur le bati 1 par des clavettes 5 engagees dans des encoches
longitudinales 6 realisees sur la surface cylindrique interieure de la
jante 3 et dans des encoches longitudinales correspondantes prevues
dans le bati 1.La surface sylindrique exterieure de la jante 3 porte
le systeme d'excitation du rotor, constitue, dans le cas considere,
par des poles 7 fixes sur la jante 3 dans Aes encoches longitudinales
8, par exemple en queue d'aronde.
Dans le cas d'un rotor a poles non saillants, au lieu des poles 7 on
monte suivant la peripherie de la jante 3, dans les encoches 8, les
bobines de l'enroulement inducteur du rotor.
Pour serrer ensemble les couches de la jante 3 constituees par les
segments 4 et pourvu rendre monolithique apres leur serrage a la
presse, les surfaces cylindriques exterieure et interieure de la jante
3 sont munies d'encoches longitudinales 9 dans lesquelles sont logees
des plaques 10 fixees sur les segments 4 suivant toute la hauteur de
la jante 3 par des joints soudes Il (figure 2.). Il est evident que
l'emploi des plaques 10 dans la construction de la jante 3 (figure 1)
est facultatif du fait que les couches de cette derniere peuvent etre
fixees ensemble par les seuls joints soudes Il (figure 2) realises
dans les encoches 9.
Suivant 11 invention, les segments 4 de la jante 3 (figure 1) ont des
evidements ou creux coniques 12 (figure 3a) obtenus par deformationIar
pression, par exemple par estampage, ces evidements formant, du cote
oppose du segment 4, des saillies 13. Les evidements 12 peuvent etre
realises d'un cote ou des deux cotes des segments 4, de sorte que les
sailles 13 puissent etre orientees vers un seul cote, comme indique
sur la figure 3a, ou bien vers differents cotes, comme le montre la
figure 3b. D'autre part, les saillies 13 et les evidements 12 peuvent
alterner sur la surface des segments 4 suivant n'importe quel ordre de
succession.
Il est utile que le diametre de la base des evidements coniques 12
soit choisi 6 a 8 fois superieur a l'epaisseur du segment 4, ce qui
permet,pendant l'estam- page, de conferer aux parois laterales dans la
zone des evidements coniques 12 une largeur pratiquement egale a
l'epaisseur du segment 4.
Les evidements 12 et les saillies 13 peuvent etre egalement realises
par laminage de precision de toles pour segments, ce qui p ut garantir
l'absence de contraintes locales residuelles dans le materiau.
Les evidements 12 et les saillies 13 sont disposes de telle facon sur
la surface de chaque segment 4 que lors de l'-assemblage de la jante 3
(figure 1) avec chevauchement des couches (c'est-a-dire avec decalage
des joints soudes des segments 4 d'une couche a l'autre), les saillies
13 (figures 3a, 3b) de chaque couche soient engagees dans les
evidements 12 de la couche precedente comme indique schematiquement
sur les figures 4a et 4b.
Le nombre d'evidements 12 realises dans les segments 4 est determine
par calcul en tenant compte des efforts de cisaillement agissant sur
les saillies 13, ce nombre etant d'environ 8 par zone de surface du
segment 4 occupee par un pole 7 (figure i).
Lors de la rotation du rotor delamachine electrique, la jante 3 est
soumise a l'action de forces centrifuges creant des contraintes de
traction et de vibration qui tendent a deplacer les segments 4
radialement et tangentiellement. Ces contraintes agissent sur les
saillies 13 (figure 3a, 3b) qui, etant engagees dans les evidements 12
des couches adjacentes, assurent la fixation des couches de B jante
l'une sur l'autre en empechant les deplacements radial et tangentiel
des segments 4.
Ainsi, par rapport aux rotors de conception classique, la jante du
rotor faisant l'objet de l'invention a une plus grande resistance
mecanique pour aes dimensions donnees, ou bien des dimensions
considerablement reduites pour une resistance mecanique donnee.
Suivant le type de machine electrique dans lequel est utilise le
rotor, objet de l'invention, ce dernier permet une economie d'acier
fin constituant 10 a 15 du poids de la jante de rotor, c'est-a-dire 50
a 80 tonnes.
Claims
_________________________________________________________________
1. R E V E N D I C A -T I O N Rotor pour machine electrique, du type
comportant un bati (1), une jante cylindre annulaire (3) montee sur
ledit bati (1) et constituee par des segments (4) disposes en couches,
et un systeme d'excitation installe sur la surface exterieure de la
jante (3), caracterise en ce que les segments (4) sont pourvus
d'evidements (12) obtenus par deformation par pression et formant, du
cote oppose, des saillies (13), les saillies (13) des segments (4) de
l'une desdites couches s'engageant dans les evidements (12) des
segments (4) de la couche adjacente, les surfaces exterieure et
interieure de la jante (3) etant pourvues d'encoches longitudinales
(9) dans lesquelles sont realises des joints soudes (ii) pour fixer
ensemble les couches de la jante (3).
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