FR2734672A1 - Inertial rotor for alternator driven by diesel engine - Google Patents
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Abstract
Description
ROTOR A INERTIE ELEVEE
L'invention concerne un rotor à inertie élevée.HIGH INERTIA ROTOR
The invention relates to a rotor with high inertia.
Dans les alternateurs entraînés par des moteurs diesel dits lents, on observe des fluctuations de puissance dues au ralentissement de la rotation du rotor de l'alternateur entre deux phases motrice du moteur diesel lent. In alternators driven by so-called slow diesel engines, power fluctuations are observed due to the slower rotation of the alternator rotor between two driving phases of the slow diesel engine.
Ces fluctuations de puissance sont néfastes à la qualité du réseau électrique dans lequel débite l'alternateur. These power fluctuations are detrimental to the quality of the electrical network through which the alternator charges.
Pour pallier cet inconvénient, il est utilisé des rotors à inertie élevée de telle manière que lors des phases non motrices du moteur diesel lent, le rotor en rotation ne décélère pratiquement pas du fait de son inertie importante. To overcome this drawback, high inertia rotors are used so that during the non-driving phases of the slow diesel engine, the rotating rotor practically does not decelerate because of its high inertia.
Pour obtenir ces rotors à inertie élevée, il est connu de monter des masses importantes sur des roues ou voiles circulaires de diamètre important. C'est en général sur ces masses que sont alors montés les pôles du rotor. To obtain these high inertia rotors, it is known to mount large masses on wheels or circular sails of large diameter. It is generally on these masses that the rotor poles are then mounted.
On appelle rotors à inertie élevée, des rotors dont le produit de la masse exprimée en tonnes avec le diamètre exprimé en mètres et élevé au carré est de l'ordre de 7000 à 25000 t.m2. Ce qui, pour un diamètre courant de 8 m, implique une masse de l'ordre de 110 à 390 tonnes. On comprend évidemment qu'un tel rotor ne puisse être transporté d'une pièce, et ne peut être que monté petit à petit sur site, les masses étant rapportées au fur et à mesure sur la roue ou le voile du rotor. High inertia rotors are called rotors, the product of the mass expressed in tonnes with the diameter expressed in meters and raised squared is of the order of 7000 to 25000 t.m2. Which, for a running diameter of 8 m, implies a mass of the order of 110 to 390 tonnes. It is obviously understood that such a rotor cannot be transported in one piece, and can only be mounted little by little on site, the masses being added progressively to the wheel or the rotor web.
On connaît un premier type de rotor dit à jantes segmentées. Cette technique consiste à empiler et goujonner ensemble une pluralité de jantes segmentées de faible épaisseur (3 à 4 mm) en décalant angulairement chaque jante par rapport à la précédente de manière à ce que chaque segment d'une jante soient à cheval sur deux segments de la jante suivante. Cela est nécessaire pour augmenter la résistance du rotor à l'éclatement lorsqu'il est soumis à la force centrifuge due à la rotation. La longueur axiale courante des rotors est d'environ 1000 mm soit entre 250 et 330 jantes empilées et goujonnées. Les critères et délais de montage sur site imposent que ce type de rotor soit empilé en usine. Cela implique une limitation de la masse du rotor et donc une limitation de l'inertie à environ 10000 t.m2.. A first type of rotor known as segmented rims is known. This technique consists of stacking and studding together a plurality of thin rims (3 to 4 mm), angularly shifting each rim angularly with respect to the previous one so that each segment of a rim straddles two segments of the next rim. This is necessary to increase the resistance of the rotor to bursting when subjected to centrifugal force due to rotation. The current axial length of the rotors is around 1000 mm, that is to say between 250 and 330 stacked and studded rims. The criteria and deadlines for assembly on site require that this type of rotor be stacked in the factory. This implies a limitation of the mass of the rotor and therefore a limitation of the inertia to around 10,000 t.m2.
Dans une variante de cette technique il est utilisé des segments de couronne de l'ordre de 100 mm d'épaisseur empilés et goujonnés ensemble, et montés sur un voile. Ces segments sont limités en masse du fait des contraintes de cisaillement dans les goujons. In a variant of this technique, crown segments of the order of 100 mm thick are used stacked and studded together, and mounted on a veil. These segments are limited in mass due to the shear stresses in the studs.
Une autre technique consiste à souder une virole axiale épaisse sur un voile circulaire, les masses étant montées sur ladite virole. Another technique consists in welding a thick axial ferrule on a circular veil, the masses being mounted on said ferrule.
Les masses sont limitées par les contraintes sur les vis de fixation qui maintiennent les masses sur la virole. The masses are limited by the constraints on the fixing screws which hold the masses on the shell.
La longueur axiale de la virole est limitée par les contraintes de flexion de la virole dues à la force centrifuge. Les écarts thermiques entre le voile et la virole augmentent encore ces contraintes de flexion. Le coût et les délais de fabrication d'une telle virole sont importants.The axial length of the ferrule is limited by the flexural stresses of the ferrule due to centrifugal force. The thermal differences between the wall and the shell further increase these bending stresses. The cost and time required to manufacture such a ferrule are significant.
Un but de la présente invention est de proposer un rotor à inertie élevée qui limite les efforts mécaniques sur les moyens d'association des masses sur le voile. An object of the present invention is to provide a rotor with high inertia which limits the mechanical forces on the means of association of the masses on the web.
Un autre but de la présente invention est de proposer un rotor à inertie élevée de montage sur site facilité rapide et peu onéreux. Another object of the present invention is to provide a rotor with high inertia for easy on-site assembly, which is quick and inexpensive.
A cet effet l'invention concerne un rotor à inertie élevée comprenant un voile circulaire, et des masses rapportées, montées solidaires du périmètre du voile circulaire à l'aide de moyens de fixation des masses sur le voile, et des pôles montés sur lesdites masses, selon l'invention chaque masse est directement rapportée sur le voile et comprend une partie radiale pendante solidaire d'une partie axiale en porte-à-faux, ladite partie radiale pendante de chaque masse comprenant un épaulement coopérant avec un des épaulements complémentaires localisé sur l'une ou l'autre des faces dudit voile, bloquant le déplacement radial de la masse par rapport au voile. To this end, the invention relates to a rotor with high inertia comprising a circular veil, and added masses, mounted integral with the perimeter of the circular veil using means for fixing the masses on the veil, and poles mounted on said masses. , according to the invention each mass is directly attached to the web and comprises a hanging radial part secured to an axial cantilevered part, said radial hanging part of each mass comprising a shoulder cooperating with one of the complementary shoulders located on one or other of the faces of said veil, blocking the radial displacement of the mass relative to the veil.
Par construction, chaque masse et les pôles qui y sont attachés forment un ensemble massique ayant un centre de masse sensiblement proche de, ou compris dans le plan défini par le voile circulaire. By construction, each mass and the poles attached to it form a mass assembly having a center of mass substantially close to, or included in the plane defined by the circular web.
Les parties radiales pendantes de deux masses dont les parties axiales en porte-à-faux sont adjacentes sont disposées de part et d'autre du voile circulaire. The hanging radial parts of two masses whose axial cantilever parts are adjacent are arranged on either side of the circular web.
La partie radiale pendante comprend deux ailes latérales de part et d'autre de la partie axiale en porte-àfaux, chaque aile latérale comprenant une butée de blocage coopérant avec l'extrémité libre de la partie axiale en porte-à-faux de la masse adjacente. The hanging radial part comprises two lateral wings on either side of the axial cantilever part, each lateral wing comprising a locking stop cooperating with the free end of the axial cantilevered part of the mass adjacent.
Les moyens de fixation comprennent des moyens de solidarisation pour solidariser l'extrémité libre de la partie axiale en porte-à-faux de ladite masse adjacente avec la butée de blocage en regard. The fastening means comprise securing means for securing the free end of the axial part in overhang of said adjacent mass with the opposite locking stop.
Chaque pôle comprend un tenon axial en queue d'aronde coopérant avec une gorge axiale en queue d'aronde définie par deux parties axiales en porte-à-faux adjacentes ayant chacune une section transversale en queue d'aronde inverse de celle dudit tenon. Each pole comprises an axial dovetail tenon cooperating with an axial dovetail groove defined by two axial cantilevered adjacent parts each having a cross section dovetail opposite to that of said tenon.
Dans une variante de réalisation, chaque partie axiale en porte-à-faux comprend une ou plusieurs gorges axiales en queue d'aronde, chacune des gorges coopérant avec le tenon axial en queue d'aronde d'un pôle. Une même masse supportant alors un ou plusieurs pôles. In an alternative embodiment, each axial overhanging part comprises one or more axial grooves in dovetail, each of the grooves cooperating with the axial lug in dovetail of a pole. The same mass then supporting one or more poles.
Le voile comprend des orifices traversants, et en ce que les moyens de fixation comprennent des moyens de solidarisation pour solidariser entre elles, à travers lesdits orifices traversants, lesdites parties pendantes de deux masses dont les parties en porte à faux sont adjacentes. The veil comprises through orifices, and in that the fixing means comprise joining means for joining together, through said through orifices, said hanging parts of two masses whose cantilevered parts are adjacent.
Le voile comprend des moyens de positionnement coopérant avec des moyens de positionnement complémentaires façonnés sur les surfaces de contact desdites masses avec ledit voile. The web comprises positioning means cooperating with complementary positioning means shaped on the contact surfaces of said masses with said web.
Les masses sont des monoblocs moulés. The masses are molded monoblocks.
Un premier avantage de la présente invention résulte de la coopération de l'épaulement de la masse avec l'épaulement du voile. Ainsi, la visserie est-elle pratiquement libérée des contraintes liées à la force centrifuge. A first advantage of the present invention results from the cooperation of the shoulder of the mass with the shoulder of the web. Thus, the hardware is practically freed from the constraints linked to centrifugal force.
Un autre avantage de la présente invention résulte du fait que les masses sont placées alternativement de part et d'autre du voile ce qui assure un bon équilibre. En outre par construction, les masses ont leur centre de gravité sensiblement compris dans le plan du voile ce qui diminue sensiblement l'effet de basculement lié a la forme des masses. Another advantage of the present invention results from the fact that the masses are placed alternately on either side of the web, which ensures good balance. In addition, by construction, the masses have their center of gravity substantially included in the plane of the web, which significantly reduces the tilting effect linked to the shape of the masses.
Un autre avantage résulte de la gorge et du tenon en forme de queue d'aronde pour la fixation des pôles sur les masses. Cette hauteur de fixation permet de faire passer le flux magnétique d'un pôle à l'autre avec un entrefer parasite minimal. Another advantage results from the groove and the dovetail-shaped tenon for fixing the poles to the masses. This fixing height allows the magnetic flux to pass from one pole to the other with a minimum parasitic air gap.
D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention résulteront de la description qui va suivre en référence aux dessins annexés dans lesquels
La figure 1 est une vue schématique partielle d'un rotor selon l'invention.Other advantages and characteristics of the present invention will result from the description which follows with reference to the accompanying drawings in which
Figure 1 is a partial schematic view of a rotor according to the invention.
La figure 2 est une vue schématique d'une masse utilisée dans un rotor selon l'invention. Figure 2 is a schematic view of a mass used in a rotor according to the invention.
L'invention concerne un rotor 1 à inertie élevée comprenant un voile circulaire 2 ayant un axe de rotation définissant la direction axiale du rotor 1, et des masses 3 rapportées, montées solidaires du périmètre 4 du voile circulaire 2 a l'aide de moyens de fixation 5 des masses 3 sur le voile circulaire 2, et des pôles 22 montés sur les masses 3. The invention relates to a rotor 1 with high inertia comprising a circular web 2 having an axis of rotation defining the axial direction of the rotor 1, and attached masses 3, mounted integral with the perimeter 4 of the circular web 2 using means fixing 5 of the masses 3 on the circular web 2, and of the poles 22 mounted on the masses 3.
Chaque masse 3 est directement rapportée sur le voile circulaire 2 et comprend une partie radiale pendante 6 en regard de l'une ou l'autre des faces transversales 10 dudit voile circulaire 2, et solidaire d'une partie axiale en porte-à-faux 7 venant en recouvrement du périmètre 4 du voile 2. Each mass 3 is directly attached to the circular web 2 and comprises a hanging radial part 6 facing one or the other of the transverse faces 10 of said circular web 2, and secured to an axial cantilevered part 7 covering the perimeter 4 of the web 2.
Ladite partie radiale pendante 6 de chaque masse 3 comprenant un épaulement 8 s'étendant axialement coopérant avec un des épaulements s'étendant axialement complémentaires 9 localisé sur l'une ou l'autre des faces transversales 10 dudit voile circulaire 2. Said hanging radial part 6 of each mass 3 comprising an axially extending shoulder 8 cooperating with one of the axially complementary extending shoulders 9 located on one or the other of the transverse faces 10 of said circular web 2.
De ce fait, si la masse est soumise à une force radiale telle que la force centrifuge, l'épaulement complémentaire 9 reprend la force et bloque le déplacement radial de la masse 3 par rapport au voile 2. Therefore, if the mass is subjected to a radial force such as the centrifugal force, the complementary shoulder 9 takes up the force and blocks the radial movement of the mass 3 relative to the web 2.
Avantageusement les masses 3 et les pôles 22 qui lui sont associés sont construits et agencés sur le voile 2 de manière que leur centre de masse soit le plus proche du, voire contenu dans le plan défini par le voile circulaire 2. Advantageously, the masses 3 and the poles 22 which are associated with it are constructed and arranged on the web 2 so that their center of mass is closest to, or even contained in the plane defined by the circular web 2.
Afin d'équilibrer au mieux le rotor 1 les parties radiales pendantes 6 de deux masses 3 dont les parties axiales en porte-à-faux 7 sont adjacentes sont disposées de part et d'autre du voile circulaire 2. In order to best balance the rotor 1, the hanging radial parts 6 of two masses 3 whose axial cantilever parts 7 are adjacent are arranged on either side of the circular web 2.
Selon la forme de réalisation représentée sur les figures, et pour permettre un bon ajustement des masses 3 en regard, la partie radiale pendante 6 comprend deux ailes latérales 11 de part et d'autre de la partie axiale en porte-à-faux 7. According to the embodiment shown in the figures, and to allow proper adjustment of the facing masses 3, the hanging radial part 6 comprises two lateral wings 11 on either side of the axial cantilever part 7.
Chaque aile latérale 11 comprend une butée de blocage 13 coopérant avec l'extrémité libre 15 de la partie axiale en porte-à-faux 7 de la masse 3 adjacente. Each lateral wing 11 comprises a locking stop 13 cooperating with the free end 15 of the axial cantilevered part 7 of the adjacent mass 3.
Les moyens de fixation comprennent des moyens de solidarisation pour solidariser l'extrémité libre 15 de la partie axiale en porte-à-faux 7 de ladite masse 3 adjacente avec la butée de blocage 13 de la masse 3 en regard. The fixing means comprise securing means for securing the free end 15 of the axial cantilever 7 of said adjacent mass 3 with the blocking stop 13 of the mass 3 opposite.
Par exemple non limitatif, l'extrémité libre 15 de la partie axiale 7 comprend un trou axial taraudé 18, la butée de blocage 13 comprend un trou axial traversant 17 en regard du trou taraudé 18, un goujon axial fileté étant visé dans le trou axial taraudé 18 de l'extrémité libre 15 de la partie axiale 7, à travers le trou axial traversant 17 de la butée de blocage 13. For example, without limitation, the free end 15 of the axial part 7 comprises a threaded axial hole 18, the locking stop 13 comprises an axial through hole 17 opposite the threaded hole 18, a threaded axial stud being aimed in the axial hole threaded 18 of the free end 15 of the axial part 7, through the axial through hole 17 of the locking stop 13.
Pour éviter les mouvements tangentiels des masses sur le périmètre du voile circulaire 2, le voile comprend des orifices axiaux traversants 20, et les moyens de fixation comprennent des moyens de solidarisation pour solidariser entre elles, à travers lesdits orifices axiaux traversants 20, lesdites parties pendantes 6 de deux masses 3 dont les parties en porte à faux 7 sont adjacentes. To avoid the tangential movements of the masses on the perimeter of the circular web 2, the web includes through axial holes 20, and the fixing means comprise fixing means for joining together, through said through axial holes 20, said hanging parts 6 of two masses 3 whose cantilevered parts 7 are adjacent.
Les moyens de solidarisation peuvent être, de façon non limitative, une tige filetée passant à travers des alésages axiaux 21 traversants prévus dans les parties pendantes radiales 6, en regard des orifices axiaux traversants 20 du voile circulaire 2, et des écrous de serrage à chaque extrémité de ladite tige filetée. The securing means may be, without limitation, a threaded rod passing through axial bores 21 passing through provided in the radial hanging parts 6, opposite the axial through holes 20 of the circular web 2, and clamping nuts at each end of said threaded rod.
Afin de permettre le positionnement adéquat des alésages axiaux 21 traversants prévus dans les parties pendantes radiales 6 en regard des orifices axiaux traversants 20 du voile circulaire 2, le voile 2 comprend des moyens de positionnement 23 coopérant avec des moyens de positionnement complémentaires 24 façonnés sur les surfaces de contact desdites masses 3 avec ledit voile 2. In order to allow the adequate positioning of the axial bores 21 passing through provided in the radial hanging parts 6 opposite the axial through holes 20 of the circular web 2, the web 2 comprises positioning means 23 cooperating with complementary positioning means 24 formed on the contact surfaces of said masses 3 with said web 2.
Dans la forme de réalisation représentée sur les figures, les moyens de positionnement 23 du voile 2 comprennent des plots 23 localisés sur le périmètre du voile 2, et les moyens de positionnement complémentaires 24 de chaque masse comprennent une rainure 24 localisée sur la face de contact avec le périmètre du voile de la partie axiale en porte-à-faux. In the embodiment shown in the figures, the means 23 for positioning the web 2 comprise studs 23 located on the perimeter of the web 2, and the complementary positioning means 24 for each mass include a groove 24 located on the contact face with the perimeter of the veil of the overhanging axial part.
Dans la forme de réalisation représentée sur les figure chaque pôle 22 comprend un tenon axial 25 en queue d'aronde coopérant avec une gorge axiale 26 en queue d'aronde définie par deux parties axiales en porte-à-faux adjacentes 7 ayant chacune une section transversale 27 en queue d'aronde inverse de celle dudit tenon 25. In the embodiment shown in the figures, each pole 22 comprises an axial tenon 25 in dovetail cooperating with an axial groove 26 in dovetail defined by two adjacent axial cantilevered portions 7 each having a section transverse 27 in reverse dovetail to that of said tenon 25.
Dans une variante de réalisation non représentée, la partie axiale en porte-à-faux de chaque masse comprend une ou plusieurs gorges axiales en queue d'aronde, chacune destinée à recevoir le tenon en queue d'aronde d'un pôle. On obtient ainsi une masse portant plusieurs pôles. In an alternative embodiment not shown, the axial cantilever part of each mass comprises one or more axial grooves in dovetail, each intended to receive the dovetail pin of a pole. A mass carrying several poles is thus obtained.
Avantageusement les masses 3 sont des monoblocs moulés. Advantageously, the masses 3 are molded monoblocks.
Le rotor selon l'invention peut être acheminé vers le site en plusieurs pièces, d'une part le voile monobloc, d'autre part les masses, et les pôles. Il est ainsi possible d'obtenir un rotor assemblable facilement sur le site, ayant une inertie très élevée du fait qu'il peut être acheminé vers le site en plusieurs parties. The rotor according to the invention can be routed to the site in several parts, on the one hand the monobloc veil, on the other hand the masses, and the poles. It is thus possible to obtain an easily assembled rotor on site, having a very high inertia because it can be routed to the site in several parts.
Le rotor selon l'invention peut facilement avoir une inertie de 22000 t.m2. pour un diamètre d'environ 8 m et une longueur de la partie axiale des masses d'environ 1000 mm pour une épaisseur de 400 mm et une longueur radiale de la partie radiale des masses d'environ 600 mm. The rotor according to the invention can easily have an inertia of 22,000 t.m2. for a diameter of approximately 8 m and a length of the axial part of the masses of approximately 1000 mm for a thickness of 400 mm and a radial length of the radial part of the masses of approximately 600 mm.
Un avantage de la présente invention résulte de la coopération de l'épaulement 8 de la masse 3 avec l'épaulement 9 du voile 2. Ainsi, la visserie est-elle pratiquement libérée des contraintes liées à la force centrifuge. An advantage of the present invention results from the cooperation of the shoulder 8 of the mass 3 with the shoulder 9 of the web 2. Thus, the hardware is practically freed from the constraints linked to the centrifugal force.
Un autre avantage de la présente invention résulte du fait que les masses 3 sont placées alternativement de part et d'autre du voile 2 ce qui assure un bon équilibre. En outre par construction, chaque masse 3 et les pôles qui lui sont associés forment un ensemble massique ayant un centre de gravité sensiblement compris dans le plan du voile 2 ce qui diminue sensiblement l'effet de basculement induit par la forme des masses 3. Another advantage of the present invention results from the fact that the masses 3 are placed alternately on either side of the web 2 which ensures good balance. In addition, by construction, each mass 3 and the poles associated with it form a mass assembly having a center of gravity substantially included in the plane of the web 2, which significantly reduces the tilting effect induced by the shape of the masses 3.
Un autre avantage résulte de la gorge 26 et du tenon 25 en forme de queue d'aronde pour la fixation des pôles 22 sur les masses 3. Cette hauteur de fixation permet de faire passer le flux magnétique d'un pôle à l'autre avec un entrefer parasite minimal. Another advantage results from the groove 26 and the tenon 25 in the form of a dovetail for fixing the poles 22 on the masses 3. This fixing height makes it possible to pass the magnetic flux from one pole to the other with a minimal parasitic air gap.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme du métier sans que l'on s'écarte de l'invention. En particulier, on pourra, sans sortir du cadre de l'invention, remplacer tout moyen par un moyen équivalent. Of course, the invention is not limited to the embodiment described and shown, but it is susceptible of numerous variants accessible to those skilled in the art without departing from the invention. In particular, without departing from the scope of the invention, any means can be replaced by equivalent means.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR9506144A FR2734672B1 (en) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | HIGH INERTIA ROTOR |
Applications Claiming Priority (1)
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FR2734672A1 true FR2734672A1 (en) | 1996-11-29 |
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ID=9479303
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FR9506144A Expired - Lifetime FR2734672B1 (en) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | HIGH INERTIA ROTOR |
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FR (1) | FR2734672B1 (en) |
Citations (2)
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JPS5563037A (en) * | 1978-11-02 | 1980-05-12 | Japan Atom Energy Res Inst | Flywheel |
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1995
- 1995-05-23 FR FR9506144A patent/FR2734672B1/en not_active Expired - Lifetime
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 004, no. 105 (M - 023) 26 July 1980 (1980-07-26) * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2734672B1 (en) | 1997-06-20 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TP | Transmission of property |
Owner name: ALSTOM HYDRO FRANCE, FR Effective date: 20130627 |
|
TP | Transmission of property |
Owner name: ALSTOM RENEWABLE TECHNOLOGIES, FR Effective date: 20131126 |