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FR2645366A1 - ELECTRICAL MACHINE HOT CENTRIFUGAL EXCHANGE TUBE FOR COOLING THE ROTOR - Google Patents

ELECTRICAL MACHINE HOT CENTRIFUGAL EXCHANGE TUBE FOR COOLING THE ROTOR Download PDF

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FR2645366A1
FR2645366A1 FR8904063A FR8904063A FR2645366A1 FR 2645366 A1 FR2645366 A1 FR 2645366A1 FR 8904063 A FR8904063 A FR 8904063A FR 8904063 A FR8904063 A FR 8904063A FR 2645366 A1 FR2645366 A1 FR 2645366A1
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FR
France
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tubes
heat exchange
electric machine
rotor
zone
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FR8904063A
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French (fr)
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FR2645366B1 (en
Inventor
Viktor Alexeevich Sevostyanov
Ivan Grigorievich Boiko
Fedor Kondratievich Zinziver
Ivan Grigorievich Shirnin
Leonid Pinkhusovich Gindes
Anatoly Vladimi Miroshnichenko
Alexandr Ivanovich Parkhomenko
Alexandr Fedorovich Cherkashin
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PK TEKHNOLO
Original Assignee
PK TEKHNOLO
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/225Heat pipes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

Le rotor de la machine électrique est refroidi à l'aide d'un tube d'échange centrifuge de chaleur, la zone de condensation des vapeurs de l'agent d'échange de chaleur étant disposée à l'extérieur de la zone du rotor et formée par un groupe de tubes, fixés dans des trous d'un disque rendu solidaire de l'arbre. Les extrémités des tubes 12 qui sont engagées dans le disque 13 sont ouvertes et orientées vers la zone 9 de transfert des vapeurs de l'agent d'échange de chaleur qui se forment dans la zone 8 d'évaporation de l'agent d'échange de chaleur prévu dans la zone du rotor 3. Les extrémités opposées des tubes 12 situées à l'extérieur de l'enveloppe 2 de la machine sont obturées. Application aux moteurs à courant continu à fort couple et aux moteurs asynchrones à rotor en court-circuit à glissement élevé et à démarrages fréquents.The rotor of the electric machine is cooled by means of a centrifugal heat exchange tube, the zone of condensation of the vapors of the heat exchange agent being arranged outside the zone of the rotor and formed by a group of tubes, fixed in holes of a disc made integral with the shaft. The ends of the tubes 12 which are engaged in the disc 13 are open and oriented towards the zone 9 of transfer of the vapors of the heat exchange agent which form in the zone 8 of evaporation of the exchange agent heat provided in the area of the rotor 3. The opposite ends of the tubes 12 located outside the casing 2 of the machine are sealed. Application to high torque direct current motors and asynchronous motors with short-circuited rotor with high slip and frequent starts.

Description

MACHINE ELECTRIQUE A TUBE D'ECHANGE CENTRIFUGE DE CHALEURELECTRICAL MACHINE WITH CENTRIFUGAL HEAT EXCHANGE TUBE

POUR LE REFROIDISSEMENT DU ROTORFOR COOLING THE ROTOR

La présente invention concerne les machines électriques  The present invention relates to electrical machines

tournantes et a, notamment, pour objet les machines électri-  and, in particular, relates to electric machines

ques à tube d'échange centrifuge de chaleur pour le refroi-  centrifugal heat exchange tube for cooling

dissement du rotor.rotor discharge.

L'invention peut être utilisée pour des moteurs à cou-  The invention can be used for

rant continu à couple élevé, les moteurs asynchrones réglables à rotor en court-circuit ainsi que pour des moteurs à rotor à  high-torque continuous motor, short-circuit adjustable asynchronous motors as well as

bagues, à glissement élevé et démarrages fréquents.  rings, high slip and frequent starts.

On connaît une machine électrique (DE-A-1 928 358) dans laquelle le rotor est monté d'une manière étanche sur un arbre creux fermé et réalisé sous la forme d'un tube d'échange de chaleur rempli partiellement d'un agent liquide d'échange de chaleur. Le tronçon sur lequel est fixé le rotor constitue la  An electric machine (DE-A-1 928 358) is known in which the rotor is sealingly mounted on a closed hollow shaft and made in the form of a heat exchange tube partially filled with an agent. heat exchange fluid. The section on which the rotor is fixed constitutes the

zone d'évaporation de l'agent d'échange de chaleur. Les tron-  evaporation zone of the heat exchange agent. The sections

çons de l'arbre, disposés des deux côtés du rotor, servent de zone de transfert et de zone de condensation des vapeurs émises par l'agent d'échange de chaleur. La surface intérieure de tous les tronçons de l'arbre est cylindrique et son rayon est constant sur toute la longueur de l'arbre. Pendant le  From the shaft, arranged on both sides of the rotor, serve as transfer zone and condensation zone vapors emitted by the heat exchange agent. The inner surface of all sections of the tree is cylindrical and its radius is constant over the entire length of the tree. During the

fonctionnement de la machine électrique, le rotor s'échauffe.  operation of the electric machine, the rotor heats up.

Sous l'action de la chaleur, l'agent liquide d'échange de chaleur passe dans la zone d'évaporation à l'état de vapeur en  Under the action of heat, the liquid heat exchange agent passes into the evaporation zone in the vapor state.

se déplaçant vers les zones de condensation disposée à l'ex-  moving towards the areas of condensation arranged to the ex-

trémité de l'arbre de deux côtés de la zone d'évaporation.  shaft end of both sides of the evaporation zone.

Après la condensation des vapeurs, la chaleur de condensation est cédée au milieu environnant. Pendant la rotation du rotor, un courant fermé d'agent d'échange de chaleur se forme sous l'action des forces centrifuges dans la cavité intérieure de  After condensation of the vapors, the condensation heat is transferred to the surrounding environment. During rotation of the rotor, a closed stream of heat exchange agent is formed under the action of centrifugal forces in the internal cavity of the rotor.

26'4536626'45366

l'arbre qui assure ainsi l'évacuation de la chaleur suivant le  the shaft which thus ensures the evacuation of heat according to the

principe du tube d'échange centrifuge de chaleur.  principle of centrifugal heat exchange tube.

Dans la structure envisagée ci-dessus, le tube d'échange de chaleur présente une surface faiblement développée tant dans la zone de condensation de l'agent d'échange de chaleur (surface intérieure de l'arbre dans la zone de condensation)  In the structure envisaged above, the heat exchange tube has a poorly developed surface both in the condensation zone of the heat exchange agent (inner surface of the shaft in the condensation zone).

que dans la zone o la chaleur est cédée à l'espace environ-  that in the area where the heat is transferred to the surrounding space

nant (surface extérieure de l'arbre dans la zone de condensa-  (outer surface of the tree in the condensate zone).

tion) et, en outre, la paroi de l'arbre dans la zone de conden-  tion) and, in addition, the wall of the shaft in the condensing zone.

sation est très épaisse. Ces particularités de la structure d'échange de chaleur limitent les capacités de transmission de chaleur du tube d'échange de chaleur de la machine électrique  is very thick. These features of the heat exchange structure limit the heat transfer capabilities of the heat exchange tube of the electric machine

qui dégage la chaleur à évacuer.which releases heat to evacuate.

On connait une machine électrique qui est munie d'un tube d'échange centrifuge de chaleur pour le refroidissement  We know an electric machine that is equipped with a centrifugal heat exchange tube for cooling

du rotor (SU-A-678 599), et dont le stator logé dans une car-  rotor (SU-A-678 599), and whose stator housed in a car-

casse entoure un rotor monté suivant son axe longitudinal. Le rotor est monté sur un arbre creux, réalisé sous la forme d'un tube d'échange de chaleur et monté rotatif dans le corps par l'intermédiaire des paliers d'appui. L'un des tronçons de  breaks around a rotor mounted along its longitudinal axis. The rotor is mounted on a hollow shaft, in the form of a heat exchange tube and rotatably mounted in the body via the support bearings. One of the sections of

l'arbre placé dans la zone du rotor constitue la zone d'évapo-  the tree placed in the rotor zone constitutes the evapo-

ration de l'agent d'échange de chaleur et la zone de transfert  ration of the heat exchange agent and the transfer zone

des vapeurs d'agent d'échange de chaleur remplissant par-  heat exchange agent vapors filling

tiellement le tube d'échange de chaleur. La surface intérieure de ce tronçon présente une forme cylindrique à rayon constant sur toute sa longueur. L'autre secteur de l'arbre, disposé à  the heat exchange tube. The inner surface of this section has a cylindrical shape with a constant radius along its entire length. The other sector of the tree, willing to

l'extérieur de la zone du rotor constitue la zone de conden-  the outside of the rotor zone constitutes the condensing zone

sation des vapeurs de l'agent d'échange de chaleur et est  the vapors of the heat exchange agent and is

réalisé sous la forme d'un cône tronqué dont la surface exté-  in the form of a truncated cone whose outer surface

rieure est munie des nervures et dont la plus grande base est orientée vers le rotor. Les nervures sont réalisées sous la forme de gaufrages longitudinaux dont la hauteur variable diminue à partir de la petite base vers la grande base et  rieure is provided with ribs and whose largest base is oriented towards the rotor. The ribs are made in the form of longitudinal embossings whose variable height decreases from the small base to the large base and

elles sont pourvues d'une bague de guidage entourant la sur-  they are provided with a guide ring surrounding the sur-

face extérieure des gaufrages de la petite base. Dans la machine électrique connue, la zone de condensation des vapeurs d'agent d'échange de chaleur est caractérisée également par des surfaces faiblement développées sur lesquelles les vapeurs se condensent et sur lesquelles s'effectue l'échange extérieur  outer face of the embossings of the small base. In the known electric machine, the zone of condensation of the heat exchange agent vapors is also characterized by weakly developed surfaces on which the vapors condense and on which the external exchange takes place.

de la chaleur et, par conséquent, les possibilités de refroi-  heat and, consequently, the possibilities of cooling

dissement du rotor se trouvent limitées. Il en résulte que la puissance des machines électriques refroidies par un tube  Rotor deformation is limited. As a result, the power of electric machines cooled by a tube

d'échange centrifuge de chaleur est limitée.  Centrifugal heat exchange is limited.

On s'est donc proposé de créer une machine électrique  It was therefore proposed to create an electric machine

munie d'un tube d'échange centrifuge de chaleur pour le re-  equipped with a centrifugal heat exchange tube for

froidissement du rotor, dans laquelle le mode de réalisation du tube d'échange centrifuge de chaleur permettrait, grâce à l'augmentation notable de la surface sur laquelle se produit - la condensation des vapeurs d'agent d'échange de chaleur et de  rotor cooling, in which the embodiment of the centrifugal heat exchange tube would, thanks to the significant increase of the surface on which occurs - the condensation of the heat exchange agent vapors and

la surface extérieure qui cède la chaleur, d'augmenter l'effi-  the outer surface that gives up the heat, to increase the effi-

cacité du refroidissement de la machine électrique et d'assu-  ciency of the cooling of the electric machine and of

rer le refroidissement des machines électriques de grande puissance. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'une machine électrique munie d'un tube d'échange centrifuge de chaleur pour le refroidissement du rotor et comportant: un stator monté dans une enveloppe en carcasse et entourant un rotor qui est logé avec du jeu suivant son axe longitudinal et monté sur un arbre creux fixé dans les parois latérales de l'enveloppe par l'intermédiaire de paliers d'appui et qui constitue un tube d'échange de chaleur, l'un des tronçons de l'arbre creux disposé dans la zone du rotor et dont la surface intérieure est cylindrique faisant fonction de zone d'évaporation d'un agent d'échange de chaleur qui remplit partiellement le tube d'échange de chaleur et de zone de transfert des vapeurs d'agent d'échange de chaleur, l'autre tronçon de l'arbre creux étant disposé à l'extérieur de la zone du rotor servant de zone de condensation des vapeurs d'agent d'échange de chaleur, caractérisée selon l'invention en ce que le tronçon de l'arbre creux servant de zone de condensation des vapeurs de l'agent d'échange de chaleur est constitué par un groupe de tubes dont  the cooling of large electric machines. The problem thus posed is solved by means of an electric machine provided with a centrifugal heat exchange tube for cooling the rotor and comprising: a stator mounted in a carcass envelope and surrounding a rotor which is housed with of play along its longitudinal axis and mounted on a hollow shaft fixed in the side walls of the casing by means of support bearings and which constitutes a heat exchange tube, one of the sections of the shaft hollow disposed in the region of the rotor and the inner surface of which is cylindrical and functions as an evaporation zone of a heat exchange medium which partially fills the heat exchange tube and the agent vapor transfer zone heat exchanger, the other section of the hollow shaft being arranged outside the zone of the rotor serving as a zone of condensation of the heat exchange agent vapors, characterized according to the invention in that the stretch of the tree creates as a zone for condensing the vapors of the heat exchange medium is constituted by a group of tubes of which

les extrémités d'un côté sont fixées dans des trous traver-  the ends of one side are fixed in holes through

sants ménagés dans un disque rendu solidaire de l'arbre creux et sont ouvertes et orientées vers la zone de transfert des vapeurs de l'agent d'échange de chaleur et en ce que les  formed in a disc made integral with the hollow shaft and are open and oriented towards the vapor transfer zone of the heat exchange medium and in that the

extrémités des tubes de l'autre côté sont obturées et dispo-  ends of the tubes on the other side are closed and

sées à l'extérieur du corps.outside the body.

Il est avantageux que la machine électrique comporte un bottier perforé fixé sur le corps et recevant les extrémités ouvertes des tubes disposés à l'extérieur du corps.  It is advantageous that the electrical machine comprises a perforated casing fixed on the body and receiving the open ends of the tubes arranged outside the body.

Selon l'un des modes de réalisation de la machine élec-  According to one of the embodiments of the electrical machine

trique, chaque tube peut présenter une section transversale  each tube may have a cross-section

ronde ou ovale.round or oval.

Dans le but d'augmenter la transmission de la chaleur, il est avantageux que les tubes soient réalisés en un matériau  In order to increase the transmission of heat, it is advantageous for the tubes to be made of a material

à haute conductibilité thermique.with high thermal conductivity.

Pour augmenter la surface extérieure à partir de laquelle est évacuée la chaleur, il est utile que les tubes soient munis d'un groupe de plaques ou d'ailettes montées superposées  To increase the external surface from which the heat is removed, it is useful for the tubes to be provided with a group of plates or fins mounted on top of each other.

dans le sens de la longueur des tubes dans les plans sensible-  in the direction of the length of the tubes in the sensitive planes

ment perpendiculaires aux axes longitudinaux des tubes, chaque plaque étant munie de trous dans lesquels les tubes sont  perpendicular to the longitudinal axes of the tubes, each plate being provided with holes in which the tubes are

engagés et fixés.committed and fixed.

Afin d'améliorer les conditions d'entrée des vapeurs d'agent d'échange de chaleur dans les cavités intérieures des tubes, il est avantageux que le disque soit fixé à l'extrémité du tronçon de l'arbre creux dont la surface intérieure est cylindrique et qui sert de zone de transfert des vapeurs  In order to improve the conditions of entry of the heat exchange agent vapors into the inner cavities of the tubes, it is advantageous for the disc to be attached to the end of the section of the hollow shaft whose inner surface is cylindrical and serves as a vapor transfer zone

d'agent d'échange de chaleur.heat exchange agent.

Dans le but de réduire l'encombrement de la machine électrique et de diminuer l'influence des pertes de chaleur du rotor sur les paliers d'appui, il est avantageux que le disque  In order to reduce the size of the electric machine and to reduce the influence of the heat losses of the rotor on the support bearings, it is advantageous that the disk

soit fixé à l'intérieur du tronçon de l'arbre creux qui pré-  attached to the inside of the section of the hollow shaft which

sente une surface intérieure cylindrique et qui sert de zone  has a cylindrical inner surface and serves as a

de transfert des vapeurs de l'agent d'échange de chaleur.  vapor transfer of the heat exchange agent.

Pour supprimer la fuite de la phase liquide de l'agent d'échange de chaleur depuis la zone d'évaporation dans les cavités intérieures des tubes, il est avantageux que les trous soient disposés sur le disque suivant des circonférences concentriques et que les tubes fixes dans ces trous de la circonférence périphérique soient disposés à distance de la  To eliminate the leakage of the liquid phase of the heat exchange agent from the evaporation zone into the inner cavities of the tubes, it is advantageous for the holes to be arranged on the disk along concentric circumferences and for the fixed tubes to be arranged. in these holes of the peripheral circumference are arranged at a distance from the

surface intérieure de l'arbre creux.  inner surface of the hollow shaft.

Dans le but de réduire l'excès de condensat de l'agent  In order to reduce the excess condensate of the agent

d'échange de chaleur dans les tubes et d'accélérer son évacua-  heat exchange in the tubes and to accelerate its evacuation

tion hors de ceux-ci vers la zone d'évaporation, il est avan-  out of these to the evaporation zone, it is advan-

tageux que les tubes soient montés sur le disque de façon que l'axe longitudinal de chaque tube forme avec l'axe longitudi-  that the tubes are mounted on the disk so that the longitudinal axis of each tube forms with the longitudinal axis

nal de l'arbre un angle aigu, les extrémités des tubes dispo-  of the shaft at an acute angle, the ends of the tubes

sés à l'extérieur du corps étant inclinées par rapport à l'axe  on the outside of the body being inclined with respect to the axis

susmentionné de l'arbre creux.mentioned above of the hollow shaft.

L'extrémité de chaque tube peut être obturée séparément mais dans le but de réduire l'influence du gaz non condensable sur le rendement de transmission de la chaleur, il est plus avantageux que les extrémités des tubes soient obturées à l'aide d'un collecteur commun monté sur ceux-ci et qui est relié par sa cavité intérieure aux cavités intérieures des  The end of each tube can be closed separately but in order to reduce the influence of the non-condensable gas on the heat transfer efficiency, it is more advantageous that the ends of the tubes are closed by means of a common collector mounted thereon and which is connected by its interior cavity to the inner cavities of the

tubes.tubes.

L'invention permet d'augmenter la surface d'échange de chaleur de deux à trois fois et le coefficient de transmission  The invention makes it possible to increase the heat exchange area by two to three times and the transmission coefficient

de chaleur jusqu'à deux fois. Cela permet de réduire notable-  of heat up to two times. This can significantly reduce

ment la température du rotor et du stator et d'élever simulta-  temperature of the rotor and stator and to raise

nément le rendement de la machine électrique. L'invention s'applique avantageusement au refroidissement des rotors et des stators des machines électriques dont la puissance est de  the efficiency of the electric machine. The invention is advantageously applied to the cooling of the rotors and stators of electrical machines whose power is

l'ordre de 110 à 132 kW.the order of 110 to 132 kW.

D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'inven-  Other purposes, advantages and features of the invention

tion apparaîtront à la lecture de la description suivante  will appear on reading the following description

explicative de différents modes de réalisation et faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé o: - la figure 1 représente en coupe schématique une vue  explanatory of various embodiments and made in a non-limiting manner and with reference to the attached drawing o: - Figure 1 shows in schematic section a view

d'ensemble d'une machine électrique compor-  of an electric machine comprising

tant un tube d'échangeur centrifuge de chaleur pour le refroidissement du rotor, selon l'invention; - la figure 2 représente un disque auquel sont fixés des tubes, selon l'invention; - la figure 3 représente une variante de réalisation de la machine électrique selon l'invention,  both a centrifugal heat exchanger tube for cooling the rotor, according to the invention; FIG. 2 represents a disc to which tubes are attached, according to the invention; FIG. 3 shows an alternative embodiment of the electric machine according to the invention,

dans laquelle le disque est monté à l'inté-  in which the disc is mounted inside the

rieur du tronçon de l'arbre creux dont la surface intérieure est cylindrique, et qui sert de zone de transfert des vapeurs de  of the hollow shaft section whose inner surface is cylindrical, and which serves as a transfer zone for the vapors of

l'agent d'échange de chaleur, selon l'in-  the heat exchange agent, according to the

vention; - la figure 4 représente un ensemble de tubes d'échange de chaleur comportant une zone de condensa- tion des vapeurs de l'agent d'échange de chaleur dans lequel l'axe longitudinal de  vention; FIG. 4 shows a set of heat exchange tubes comprising a condensing zone of the vapors of the heat exchange medium in which the longitudinal axis of

chacun des tubes forme avec l'axe longitu-  each of the tubes forms with the longitudinal axis

dinal de l'arbre un angle aigu, selon l'invention; et - la figure 5 représente un ensemble de tubes d'échange  dinal of the tree an acute angle, according to the invention; and - Figure 5 shows a set of exchange tubes

de chaleur comportant une zone de conden-  of heat having a condensing zone

sation des vapeurs d'agent de chaleur,  sation of the heat agent vapors,

selon l'invention.according to the invention.

La machine électrotechnique ou électromotrice munie d'un tube d'échange centrifuge de chaleur comporte un stator 1 (figure 1), monté dans une enveloppe 2. Un rotor 3 est logé avec du jeu dans le stator I suivant son axe longitudinal et est monté sur un arbre creux 4 servant de tube d'échange de chaleur. L'arbre 4 est fixé dans les parois latérales de  The electrotechnical or electromotive machine provided with a centrifugal heat exchange tube comprises a stator 1 (FIG. 1), mounted in a casing 2. A rotor 3 is housed with clearance in the stator I along its longitudinal axis and is mounted on a hollow shaft 4 serving as a heat exchange tube. The shaft 4 is fixed in the side walls of

l'enveloppe ou carcasse 2 aux moyens de paliers intermé-  the casing or casing 2 by means of intermediate bearings

diaires 5 et 6. Un tronçon 7 de l'arbre 4, à surface intérieu-  5 and 6. A section 7 of the shaft 4, with an inner surface

re cylindrique et qui est disposé dans la zone du rotor 3, sert de zone 8 d'évaporation de l'agent d'échange de chaleur, remplissant partiellement le tube d'échange de chaleur et de  re cylindrical and which is disposed in the region of the rotor 3, serves as zone 8 of evaporation of the heat exchange agent, partially filling the heat exchange tube and

zone 9 de transfert de l'agent d'échange de chaleur. Un tron-  zone 9 for transferring the heat exchange agent. A section

çon 10 de l'arbre 4 servant de zone 11 de condensation des vapeurs de l'agent d'échange de chaleur est formé par un groupe de tubes 12 montés coaxialement dans des trous réalisés dans un disque 13 qui vient fermer l'extrémité du tronçon 7 de  10 of the shaft 4 serving as zone 11 for condensing the vapors of the heat exchange medium is formed by a group of tubes 12 coaxially mounted in holes made in a disk 13 which closes the end of the section 7 of

l'arbre 4.the tree 4.

Les extrémités des tubes 12 fixés sur le disque 13 sont ouvertes et orientées vers la zone 9 de transfert des vapeurs  The ends of the tubes 12 fixed on the disc 13 are open and oriented towards the vapor transfer zone 9

d'agent d'échange de-chaleur tandis que les extrémités oppo-  of heat exchange agent while the opposite ends

sées des tubes 12, qui sont disposés à l'extérieur du corps 2, sont obturées. L'extrémité de chacun des tubes 12 est obturée séparément. La machine électrique est munie d'un boîtier perforé 14 fixé sur l'enveloppe 2 et entourant les extrémités des tubes 12 disposés à l'extérieur de l'enveloppe 2. Les tubes 12 sont munis d'un groupe de plaques ou d'ailettes 15, montées successivement l'une derrière l'autre dans le sens de la longueur des tubes 12 dans des plans perpendiculaires aux axes longitudinaux des tubes 12. Les trous peuvent être disposés sur le disque 13 de  The tubes 12, which are arranged outside the body 2, are closed off. The end of each of the tubes 12 is closed separately. The electric machine is provided with a perforated housing 14 fixed on the casing 2 and surrounding the ends of the tubes 12 disposed outside the casing 2. The tubes 12 are provided with a group of plates or fins 15, successively mounted one behind the other in the direction of the length of the tubes 12 in planes perpendicular to the longitudinal axes of the tubes 12. The holes may be arranged on the disc 13 of

différentes façons. Les figures 1 et 2 représentent une dispo-  different ways. Figures 1 and 2 show an arrangement

sition suivant les diamètres des circonférences concentri-  according to the diameters of the circumferences

ques d1 et d2, les tubes 12 étant fixés dans les trous dispo-  d1 and d2, the tubes 12 being fixed in the holes provided

sés selon des circonférences périphériques sont montés à  circumferential circumferences are mounted to

distance de la surface intérieure de l'arbre creux 4.  distance from inner surface of hollow shaft 4.

Les tubes 12 sont réalisés à partir d'un matériau à  The tubes 12 are made from a material with

haute conductibilité thermique et peuvent présenter une sec-  high thermal conductivity and may have a

tion transversale ronde mais aussi ovale.  round cross section but also oval.

Pour réduire l'encombrement de la machine et diminuer l'influence des pertes thermiques du rotor 3 sur les paliers d'appui 6, on monte le disque 3 (figure 3) à l'intérieur du tronçon 7 de l'arbre creux 4, dont la surface intérieure est  To reduce the size of the machine and reduce the influence of the thermal losses of the rotor 3 on the bearing bearings 6, the disk 3 (FIG. 3) is mounted inside the section 7 of the hollow shaft 4. whose inner surface is

cylindrique entre le rotor 3 et les paliers 6.  cylindrical between the rotor 3 and the bearings 6.

Afin de réduire l'accumulation de condensat dans les tubulures 12 et d'accélérer son évacuation hors de ces tubes vers la zone d'évaporation 8 de l'agent d'échange de chaleur, on monte les tubes 12 (figure 4) dans une position telle que  In order to reduce the accumulation of condensate in the pipes 12 and to accelerate its evacuation out of these tubes towards the evaporation zone 8 of the heat exchange medium, the tubes 12 are mounted (FIG. position as

l'axe longitudinal de chaque tube 12 forme, avec l'axe longi-  the longitudinal axis of each tube 12 forms, with the longitudinal axis

tudinal de l'arbre creux 4, un angle aigu a, les extrémités obturées des tubes 12 étant inclinées par rapport à l'axe de  tudinal of the hollow shaft 4, an acute angle a, the closed ends of the tubes 12 being inclined with respect to the axis of

l'arbre creux 4.the hollow shaft 4.

Pour réduire la perte de rendement du transfert thermi-  To reduce the loss of efficiency of heat transfer

que provoquée par les gaz non condensés, on ferme les extrémi-  caused by the uncondensed gases, the extremes

tés des tubes 12 (figure 5) à l'aide d'un collecteur creux 16 dans l'une des parois latérales duquel sont réalisés des trous  12 of the tubes 12 (FIG. 5) using a hollow collector 16 in one of the side walls of which holes are made.

dans lesquels sont engagés des tubes 12, dont l'espace inté-  in which tubes 12 are engaged, the space of which

rieur est relié à la cavité intérieure du collecteur 16. Une cavité axiale 17 de forme conique est ménagée dans la paroi  It is connected to the internal cavity of the collector 16. A conical axial cavity 17 is formed in the wall

opposée du collecteur 16.opposite of the collector 16.

La machine selon l'invention équipée d'un tube d'échange  The machine according to the invention equipped with an exchange tube

centrifuge de chaleur pour le refroidissement du rotor fonc-  Centrifugal heat pump for cooling the rotor

tionne de la manière suivante. Pendant la rotation, le rotor du moteur 3 (figure 1) s'échauffe sous l'effet des pertes électriques qui s'y développent et sa chaleur est transmise à l'agent liquide d'échange de chaleur se trouvant dans la  as follows. During rotation, the rotor of the motor 3 (FIG. 1) heats up under the effect of the electrical losses that develop therein and its heat is transmitted to the liquid heat exchange agent in the

zone 8 d'évaporation du tube d'échange de chaleur. En absor-  zone 8 of evaporation of the heat exchange tube. In absorbing

bant la chaleur, l'agent d'échange de chaleur s'évapore par- tiellement et la vapeur, qui se forme alors, se déplace vers les tubes d'échange de chaleur 12 grâce à la différence entre la pression régnant dans la zone 8 et celle régnant dans la zone de condensation 11 formée par les cavités intérieures des tubes 12 et l'agent d'échange se condense sur les parois des tubes 12 en cédant à ceux-ci sa chaleur de vaporisation. Sous l'action des forces centrifuges, le condensat qui se forme  In addition to the heat, the heat exchange medium evaporates partially and the vapor, which then forms, moves towards the heat exchange tubes 12 due to the difference between the pressure prevailing in the zone 8 and that prevailing in the condensing zone 11 formed by the inner cavities of the tubes 12 and the exchange agent is condensed on the walls of the tubes 12 by yielding thereto its heat of vaporization. Under the action of centrifugal forces, the condensate that forms

s'accumule sur les tronçons des surfaces intérieures des-  accumulates on the sections of the interior surfaces of

tubes 12 les plus éloignés de l'axe longitudinal de l'arbre 4 d'o il s'écoule vers la surface cylindrique de l'arbre creux 4 et revient dans la zone d'évaporation 8. Ainsi, un cycle fermé de circulation de l'agent d'échange de chaleur se  tubes 12 furthest from the longitudinal axis of the shaft 4 where it flows towards the cylindrical surface of the hollow shaft 4 and returns to the evaporation zone 8. Thus, a closed cycle of circulation of the heat exchange agent is

forme pour évacuer les pertes thermiques dans le rotor 3.  form for evacuating heat losses in the rotor 3.

Dans le cas o les extrémités des tubes 12 (figure 5)  In the case where the ends of the tubes 12 (FIG. 5)

sont obturées à l'aide du collecteur 16, le gaz non conden-  are closed with the aid of the collector 16, the non-condensed gas

sable entraîné dans le tube d'échange de chaleur s'accumule dans la cavité du collecteur 16. Dans ce mode de réalisation, la totalité de la surface des tubes 12 est utilisée dans le  sand entrained in the heat exchange tube accumulates in the cavity of the collector 16. In this embodiment, the entire surface of the tubes 12 is used in the

processus de transfert de chaleur.heat transfer process.

L'amélioration du refroidissement de la machine électri-  Improved cooling of the electric machine

que et l'augmentation de la puissance des machines électriques refroidies à l'aide d'un tube d'échange centrifuge de chaleur est obtenue du fait que la zone 11 de condensation des vapeurs d'agent d'échange de chaleur est constituée par un grand  that and the increase of the power of the electric machines cooled by means of a centrifugal heat exchange tube is obtained because the zone 11 of condensation of the heat exchange agent vapors is constituted by a great

nombre de tubes 12 de petit diamètre qui assurent une augmen-  number of tubes 12 of small diameter which ensure an increase

tation notable de la surface intérieure sur laquelle les -  noticeable difference in the inner surface over which -

vapeurs de l'agent d'échange de chaleur se condensent ainsi que de la surface extérieure qui cède la chaleur au milieu ambiant et également du fait de l'augmentation du coefficient  The vapors of the heat exchange medium condense together with the external surface which gives up the heat to the environment and also because of the increase in the coefficient.

de transmission de chaleur de ces surfaces.  heat transmission of these surfaces.

La surface totale de la zone de condensation 11 formée par les cavités intérieures de la pluralité de tubes 12 de  The total area of the condensing zone 11 formed by the inner cavities of the plurality of tubes 12 of

petit diamètre peut être plusieurs fois (de 2 à 3 fois) supé-  small diameter can be several times (2 to 3 times) higher than

rieure à celle du cylindre de grand diamètre dans le plan  than the large diameter cylinder in the plane

transversal duquel ils pourraient être inscrits.  transversal of which they could be inscribed.

L'application d'un tube d'échange de chaleur réalisé selon l'invention a un moteur asynchrone de 55 kW a permis de réduire la température de l'enroulement stator de 30 C et de  The application of a heat exchange tube produced according to the invention has an asynchronous motor of 55 kW has reduced the temperature of the stator winding of 30 C and

réduire celle du rotor en court-circuit de 90 C tout en augmen-  reduce the short-circuit rotor by 90 C while increasing

tant simultanément le rendement de 0,5 %.  both simultaneously yield of 0.5%.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de  Of course, the present invention is not limited to the embodiments described and shown but it is capable of numerous variants accessible to the man of

l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention.  art without departing from the spirit of the invention.

Claims (12)

REVENDICATIONS 1.- Machine électrique munie d'un tube d'échange centri-  1.- Electric machine equipped with a central exchange tube fuge de chaleur pour le refroidissement du rotor et compor-  heat pump for cooling the rotor and tant: un stator monté dans une enveloppe ou carcasse et entou-  both: a stator mounted in an envelope or carcass and rant un rotor qui est logé avec jeu suivant son axe longitudi- nal et monté sur un arbre creux fixé dans les parois latérales de l'enveloppe par l'intermédiaire de paliers d'appui et qui constitue un tube d'échange de chaleur, l'un des tronçons de  a rotor which is housed with play along its longitudinal axis and mounted on a hollow shaft fixed in the side walls of the casing by means of bearing bearings and which constitutes a heat exchange tube, one of the sections of l'arbre creux, disposé dans la zone du rotor et dont la sur-  the hollow shaft, arranged in the region of the rotor and whose face intérieure est cylindrique, faisant fonction d'évapora-  inner side is cylindrical, acting as an evaporator tion d'un agent d'échange de chaleur qui remplit partiellement le tube d'échange de chaleur et de zone de transfert des vapeurs de l'agent d'échange de chaleur, l'autre tronçon de l'arbre creux étant disposé à l'extérieur de la zone du rotor servant de zone de condensation des vapeurs d'agent d'échange de chaleur, caractérisée en ce que le tronçon (7) de l'arbre creux (4) servant de zone (11) de condensation des vapeurs de l'agent d'échange de chaleur est constitué par un groupe de tubes (12) dont les extrémités d'un côté sont fixées dans des trous traversants ménagés dans un disque (13) relié à l'arbre creux (4) et sont ouvertes et orientées vers la zone (9) de transfert des vapeurs de l'agent d'échange de chaleur et en ce que les extrémités desdits tubes de l'autre côté sont obturées  a heat exchange agent which partially fills the heat exchange tube and the vapor transfer zone of the heat exchange medium, the other section of the hollow shaft being disposed at the outside the rotor zone serving as a condensing zone for the heat exchange medium vapors, characterized in that the section (7) of the hollow shaft (4) serving as zone (11) for condensing the vapors the heat exchange medium is constituted by a group of tubes (12) whose ends on one side are fixed in through-holes in a disc (13) connected to the hollow shaft (4) and are open and oriented towards the zone (9) for transferring the vapors of the heat exchange medium and in that the ends of said tubes on the other side are closed off et disposées à l'extérieur du corps (2).  and disposed outside the body (2). 2.- Machine électrique selon la revendication 1, carac-  2. An electric machine according to claim 1, characterized térisée en ce qu'elle comporte un boîtier perforé (14) fixé sur le corps (2) et recevant les extrémités ouvertes des  characterized in that it comprises a perforated housing (14) fixed on the body (2) and receiving the open ends of the tubes (12) disposés à l'extérieur du corps (2).  tubes (12) disposed outside the body (2). 3.- Machine électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la section transversale de chaque  3.- electric machine according to claim 1 or 2, characterized in that the cross section of each tube (12) est ronde.tube (12) is round. 4.- Machine électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la section transversale de chaque  4.- electric machine according to claim 1 or 2, characterized in that the cross section of each tube (12) est ovale.tube (12) is oval. 5.- Machine électrique selon l'une quelconque des reven-  5.- Electric machine according to any one of the dications 1 à 4, caractérisée en ce que les tubes (12) sont  1 to 4, characterized in that the tubes (12) are fabriqués en un matériau à haute conductibilité thermique.  made of a material with high thermal conductivity. 6.- Machine électrique selon l'une quelconque des reven-  6.- Electric machine according to any one of the dications 1 à 5, caractérisée en ce que les tubes (12) sont  1 to 5, characterized in that the tubes (12) are munis d'un groupe de plaques ou d'ailettes (15) montées superpo-  equipped with a group of plates or fins (15) superbly mounted sées dans le sens de la longueur des tubes (12) dans des plans sensiblement perpendiculaires aux axes longitudinaux des tubes (12), les plaques étant munies de trous dans lesquels  in the direction of the length of the tubes (12) in planes substantially perpendicular to the longitudinal axes of the tubes (12), the plates being provided with holes in which les tubes (12) sont engagés et fixés.  the tubes (12) are engaged and fixed. 7.- Machine électrique selon l'une quelconque des reven-  7.- Electric machine according to any one of the dications 1 à 6, caractérisée en ce que le disque (13) est fixé à l'extrémité du tronçon (7) de l'arbre creux (4), qui présente une surface intérieure cylindrique et qui sert de zone (9) de transfert des vapeurs de l'agent échangeur de chaleur.  1 to 6, characterized in that the disc (13) is attached to the end of the section (7) of the hollow shaft (4), which has a cylindrical inner surface and serves as a transfer zone (9) vapors of the heat exchange agent. 8.- Machine électrique selon l'une quelconque des reven-  8.- Electric machine according to any one of the dications 1 à 6, caractérisée en ce que le disque (13) est fixé à l'intérieur du tronçon (7) de l'arbre creux (4), qui présente une surface intérieure cylindrique et qui sert de zone (9) de transfert des vapeurs de l'agent d'échange de la chaleur.  1 to 6, characterized in that the disk (13) is fixed inside the section (7) of the hollow shaft (4), which has a cylindrical inner surface and serves as a transfer zone (9). vapors of the heat exchange agent. 9.- Machine électrique selon l'une quelconque des reven-  9.- Electric machine according to any one of the dications 1 à 8, caractérisée en ce que les trous sont dispo-  1 to 8, characterized in that the holes are sés sur le disque (13) suivant des circonférences concentri-  on the disk (13) according to concentric circumferences ques, les tubes (12) fixés dans les trous de la circonférence périphérique étant montés à distance de la surface intérieure  the tubes (12) fixed in the holes of the peripheral circumference being mounted at a distance from the inner surface de l'arbre creux (4).of the hollow shaft (4). 10.- Machine électrique selon l'une quelconque des  10.- Electric machine according to any one of revendications 1 A 9, caractérisée en ce que les tubes (12)  Claims 1 to 9, characterized in that the tubes (12) sont montés sur le disque (13) de façon que l'axe longitudinal de chaque tube forme, avec l'axe longitudinal de l'arbre creux (4), un angle aigu (a) et en ce que les extrémités des tubes (12) disposées à l'extérieur du corps (2) sont inclinées  are mounted on the disc (13) so that the longitudinal axis of each tube forms, with the longitudinal axis of the hollow shaft (4), an acute angle (a) and in that the ends of the tubes (12) ) disposed outside the body (2) are inclined par rapport audit axe de l'arbre creux (4).  with respect to said axis of the hollow shaft (4). 11.- Machine électrique selon l'une quelconque des  11.- Electric machine according to any one of revendications 1 à 10; caractérisée en ce que l'extrémité de  claims 1 to 10; characterized in that the end of chaque tube (12) est obturée séparément.  each tube (12) is closed separately. 12.- Machine électrique selon l'une quelconque des  12.- Electric machine according to any one of revendications 1 à 10, caractérisée en ce que les extrémités  Claims 1 to 10, characterized in that the ends des tubes (12) sont obturées au moyen d'un collecteur commun (16), monté sur lesdits tubes et qui comporte sur l'une de ses parois latérales, des orifices et à travers lesquels  tubes (12) are closed by means of a common collector (16), mounted on said tubes and having on one of its side walls, orifices and through which sont engagés les tubes (12), la cavité intérieure du collec-  the tubes (12) are engaged, the internal cavity of the teur commun (16) étant reliée aux cavités intérieures des tubes (12).  common core (16) being connected to the inner cavities of the tubes (12).
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