FR2924285A1 - AXIAL FLUX ELECTRIC MACHINE - Google Patents

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Abstract

L'invention se rapporte à une machine électrique (1) permettant la conversion d'une énergie mécanique notamment d'une éolienne en énergie électrique comprenant un rotor extérieur, constituant un inducteur, et entourant symétriquement un stator, constituant l'induit, le rotor et le stator étant séparés par deux entrefers permettant la mobilité du rotor.Elle est caractérisée en ce que la machine comprend des moyens d'écartement comportant, pour chaque entrefer une couche dite de glissement constituée au moins partiellement d'un matériau de remplissage, permettant d'assurer le maintien de la distance des entrefers.The invention relates to an electric machine (1) for converting a mechanical energy, in particular a wind turbine, into electrical energy comprising an external rotor, constituting an inductor, and symmetrically surrounding a stator, constituting the armature, the rotor and the stator being separated by two air gaps allowing mobility of the rotor.It is characterized in that the machine comprises spacing means comprising, for each air gap, a so-called sliding layer consisting at least partially of a filling material, allowing to maintain the distance of the gaps.

Description

MACHINE ELECTRIQUE A FLUX AXIAL AXIAL FLUX ELECTRIC MACHINE

La présente invention concerne une machine électrique à flux axial permettant la conversion d'une énergie mécanique notamment d'une éolienne en énergie électrique. Dans son application principale, la machine électrique constituera un alternateur d'une éolienne et notamment un alternateur à flux axial. Toutefois, bien qu'étant prévue principalement pour une telle application, la machine électrique pourra également être utilisée pour d'autres applications et notamment faire partie intégrante de centrales électriques, en tant qu'alternateurs ou turboalternateurs, groupées à une turbine à vapeur ou une turbine à gaz, ou encore utilisée dans des centrales hydrauliques, dans des systèmes embarqués notamment sur des véhicules automobiles ou encore dans des applications propulsions navales et autres motorisation de grands ventilateurs. The present invention relates to an axial flow electrical machine for converting a mechanical energy including a wind turbine into electrical energy. In its main application, the electric machine will be an alternator of a wind turbine and in particular an alternator with axial flow. However, although intended primarily for such an application, the electric machine may also be used for other applications and in particular be an integral part of power plants, as alternators or turboalternators, grouped to a steam turbine or a steam turbine. gas turbine, or used in hydraulic power plants, in embedded systems including motor vehicles or in naval propulsion applications and other motorization of large fans.

Dans le reste de la demande, il sera détaillé les avantages de la machine électrique sous la forme d'un alternateur à flux axial composant d'une éolienne. Toutefois, il s'agit d'un exemple non limitatif et l'homme du métier pourra aisément déduire de la structure décrite les structures analogues pour la réalisation de la machine électrique dans d'autres applications telles que précitées. In the rest of the application, it will be detailed the advantages of the electric machine in the form of an alternator axial flow component of a wind turbine. However, this is a non-limiting example and one skilled in the art can easily derive from the structure described similar structures for the realization of the electric machine in other applications as mentioned above.

Différentes machines électriques adaptées à équiper des éoliennes ont déjà été proposées et sont commercialisées sur le marché. On connaît notamment un premier type de machine électrique disposé au niveau de la nacelle d'une éolienne à axe horizontal et relié par l'intermédiaire d'un multiplicateur à l'arbre de transmission assujetti au moyeu des pales de l'éolienne. Ce premier type de machine électrique présente un inconvénient à savoir un encombrement important au niveau de la tête de la nacelle ; des inconvénients majeurs notamment sur la fiabilité faible induit par la présence d'un multiplicateur sous dimensionné car un respect des règles de l'art en vigueur conduirait à un coût et à une masse sans commune mesure par rapport à ce qui est exigé par les concepteurs actuels d'éoliennes. D'autre part toujours dans un souci de moindre de coût ces constructeurs spécifient pour la plupart des chaînes électriques bon marché asynchrone alimentées par un convertisseur IGBT mais sur le principe dit double fed , systèmes de chaines électriques qui ne peuvent répondre aux nouvelles normes de raccordement des éoliennes sur le réseau. Ces inconvénients majeurs sont d'autant plus importants que la tendance parmi les fabricants d'éoliennes est de réaliser des éoliennes de plus en plus grandes de manière à obtenir des puissances électriques très importantes sans multiplier le nombre d'éoliennes. Pour pallier à ces inconvénients majeurs, il a été proposé notamment dans la demande de brevet FR-2.810. 374 une machine électrique à attaque directe, c'est-à-dire une machine ne nécessitant pas l'utilisation d'un multiplicateur de vitesse, le rotor de la génératrice étant fixé directement sur l'axe de transmission de l'éolienne. Dans ce second type de réalisation, la liaison entre l'axe de transmission et le rotor du générateur est extrêmement importante puisqu'elle assure à la fois la transmission du couple de rotation de l'axe et le maintien de l'entrefer entre le rotor et le stator de la machine électrique. Dans la pratique, la liaison est assurée par des éléments rigides particulièrement lourds accroissant de manière très importante le poids de la nacelle. Different electrical machines adapted to equip wind turbines have already been proposed and are marketed on the market. In particular, a first type of electrical machine is known which is located at the nacelle of a horizontal axis wind turbine and is connected via a multiplier to the transmission shaft which is fastened to the hub of the blades of the wind turbine. This first type of electric machine has a disadvantage to know a large size at the head of the nacelle; major drawbacks in particular on the low reliability induced by the presence of an undersized multiplier because compliance with the rules of the art in force would lead to a cost and a mass incommensurate with what is required by designers wind turbines. On the other hand always for the sake of less cost these manufacturers specify for most cheap asynchronous electric chains powered by an IGBT converter but on the principle of double fed, systems of electrical chains that can not meet the new standards connection wind turbines on the network. These major drawbacks are all the more important as the trend among wind turbine manufacturers is to realize increasingly large wind turbines so as to obtain very large electric powers without multiplying the number of wind turbines. To overcome these major drawbacks, it has been proposed in particular in the patent application FR-2.810. 374 a direct drive electric machine, that is to say a machine that does not require the use of a speed multiplier, the rotor of the generator being fixed directly on the transmission axis of the wind turbine. In this second embodiment, the connection between the transmission axis and the rotor of the generator is extremely important since it ensures both the transmission of the rotational torque of the shaft and the maintenance of the air gap between the rotor. and the stator of the electric machine. In practice, the connection is provided by particularly heavy rigid elements increasing very significantly the weight of the nacelle.

Pour la réalisation d'éoliennes de taille importante avec notamment des envergures de pales supérieures à 100 mètres, les fabricants se heurtent à une double limite à savoir une limite de poids et également une limite de résistance des matériaux, étant donné que l'effort sur l'élément de liaison s'effectue au niveau de ses extrémités. For the production of large wind turbines with blade sizes greater than 100 meters, the manufacturers face a double limit, namely a weight limit and also a limit of resistance of the materials, since the effort on the connecting element is at its ends.

La présente invention a pour but de proposer une machine électrique permettant de pallier aux inconvénients des machines électriques précitées et autorisant la réalisation d'éoliennes de très grandes puissances. Un autre objet de la présente invention est de proposer une machine électrique permettant la réalisation d'éoliennes de poids limité au regard de la 30 puissance électrique obtenue. The present invention aims to provide an electric machine to overcome the disadvantages of the aforementioned electrical machines and allowing the realization of wind turbines very large powers. Another object of the present invention is to provide an electric machine for producing wind turbines of limited weight with respect to the electric power obtained.

Un autre objet de la présente invention est de proposer une machine électrique permettant un assemblage final et une mise en place fiable de la nacelle de l'éolienne in situ. Un autre objet de la présente invention est de proposer une machine électrique nécessitant une maintenance réduite notamment au niveau de la liaison entre le rotor et l'axe de transmission de l'éolienne ainsi qu'entre le rotor et le stator de la machine. A cet effet, la machine électrique comprend un rotor extérieur constituant un inducteur et entourant symétriquement un stator, constituant l'induit, le rotor et le stator étant séparés par deux entrefers permettant la mobilité du rotor. Selon l'invention, la machine comprend des moyens d'écartement permettant le maintien de la distance des entrefers, lesdits moyens d'écartement comportant, pour chaque entrefer, une couche dite de glissement constituée au moins principalement d'un matériau de remplissage. Another object of the present invention is to provide an electric machine for final assembly and reliable installation of the nacelle of the wind turbine in situ. Another object of the present invention is to provide an electrical machine requiring reduced maintenance especially at the level of the connection between the rotor and the transmission axis of the wind turbine as well as between the rotor and the stator of the machine. For this purpose, the electric machine comprises an outer rotor constituting an inductor and symmetrically surrounding a stator constituting the armature, the rotor and the stator being separated by two air gaps allowing the mobility of the rotor. According to the invention, the machine comprises spacing means for maintaining the distance of the air gaps, said spacing means comprising, for each air gap, a so-called sliding layer consisting at least mainly of a filling material.

Cette caractéristique permet d'empêcher tout contact entre le rotor et le stator tant lors de la mise en place de la machine électrique que lors de son fonctionnement. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les moyens d'écartement comportent des moyens de soufflage d'air sous pression à travers la couche de glissement permettant la création d'un film aérostatique au niveau de chaque entrefer. Cette caractéristique permet notamment de limiter les forces de frottement entre la partie fixe et la partie tournante de l'alternateur afin de limiter les pertes en énergie. This characteristic makes it possible to prevent any contact between the rotor and the stator both during the installation of the electric machine and during its operation. According to another advantageous characteristic of the invention, the spacer means comprise means for blowing air under pressure through the sliding layer allowing the creation of an aerostatic film at each gap. This characteristic makes it possible in particular to limit the friction forces between the fixed part and the rotating part of the alternator in order to limit the energy losses.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la couche de glissement pourra recouvrir totalement ou partiellement l'interface entre le stator et le rotor. Cette caractéristique permet d'adapter la forme de la couche de glissement en fonction des applications de la machine électrique et notamment en fonction des forces d'interactions entre le rotor et le stator. According to another characteristic of the invention, the sliding layer may completely or partially cover the interface between the stator and the rotor. This characteristic makes it possible to adapt the shape of the sliding layer according to the applications of the electrical machine and in particular according to the interaction forces between the rotor and the stator.

Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le matériau de remplissage est de type poreux avantageusement à cellules ouvertes. According to another advantageous characteristic of the invention, the filling material is of porous type, advantageously with open cells.

Cette caractéristique permet d'optimiser la répartition de l'air transmis par les moyens de soufflage d'air au niveau de l'entrefer. Selon un premier mode de réalisation, l'épaisseur de la couche de glissement correspond sensiblement à celle de la distance de l'entrefer. This feature optimizes the distribution of air transmitted by the air blowing means at the gap. According to a first embodiment, the thickness of the sliding layer corresponds substantially to that of the distance of the air gap.

Cette caractéristique permet la réalisation d'une machine électrique pouvant utiliser un grand nombre de composants déjà sur le marché. Selon un second mode de réalisation, on prévoit une couche de remplissage inférieure à la distance de l'entrefer laissant un jeu ainsi qu'un système d'équilibrage disposé sur le frein à disque du rotor permettant un contrôle axial de la position du rotor. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse puisqu'elle limite considérablement les pertes d'énergie dues à d'éventuels frottements entre la couche de remplissage et le rotor ou le stator. Un autre objet de la présente invention est la réalisation d'une éolienne équipée d'une machine électrique selon les caractéristiques précitées. De manière avantageuse, l'éolienne comprend des moyens de liaison entre le moyeu des pales de l'éolienne et le rotor autorisant un déplacement en translation dudit rotor. Par ailleurs, selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de liaison entre le moyeu des pales de l'éolienne et le rotor permettent la transmission uniquement du couple entre l'axe de transmission et le rotor. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse puisqu'elle permet de réaliser des pièces de liaison sur lesquelles s'exerce uniquement un effort de couple, ces pièces pouvant bouger en translation puisque l'entrefer est maintenu par la structure particulière de la machine électrique. Cette caractéristique permet donc de réaliser des éléments de liaison de grande dimension et la réalisation d'éolienne de grande envergure permettant des puissances électriques importantes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après de deux exemples préférés de réalisation dans lesquels la description n'est donnée qu'à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins ci-annexés : - la figure 1 représente une vue schématique en transparence d'un exemple de réalisation d'une nacelle d'éolienne conforme à l'invention ; - la figure 2 représente une vue en coupe simplifiée d'un premier exemple de réalisation de la machine électrique et de la liaison entre la machine électrique et l'axe de transmission de l'éolienne conformément à l'invention ; - la figure 3 représente une vue agrandie d'un détail de l'exemple de réalisation de la figure 2 ; la figure 4 représente une vue en coupe simplifiée d'un second exemple de réalisation de la machine électrique ; - la figure 5 représente un détail de réalisation du second exemple de réalisation illustré à la figure 4. En se reportant principalement aux figures 2,3 et 4, on voit représentée une machine électrique 1 reliée par des moyens de liaison 2 au moyeu 3 des pales 4 d'une éolienne 5. La machine électrique 1 constituée dans cette application d'un alternateur à flux axial est reliée aux moyens de liaison 2 par le rotor 6 extérieur constituant l'inducteur, ledit rotor 6 entourant symétriquement un stator 7 constituant l'induit, l'espace libre de chaque côté du stator 7 étant constitué par deux entrefers 8a,8b. This feature allows the realization of an electrical machine that can use a large number of components already on the market. According to a second embodiment, a filler layer is provided which is smaller than the distance of the air gap leaving a clearance and a balancing system disposed on the rotor disk brake allowing axial control of the position of the rotor. This characteristic is particularly advantageous since it considerably limits the energy losses due to possible friction between the filling layer and the rotor or the stator. Another object of the present invention is the production of a wind turbine equipped with an electric machine according to the aforementioned characteristics. Advantageously, the wind turbine comprises connecting means between the blade hub of the wind turbine and the rotor allowing a displacement in translation of said rotor. Furthermore, according to another characteristic of the invention, the connection means between the hub of the blades of the wind turbine and the rotor allow the transmission only torque between the transmission axis and the rotor. This feature is particularly advantageous since it allows for connecting parts on which is exerted only a torque force, these parts can move in translation since the air gap is maintained by the particular structure of the electric machine. This characteristic therefore makes it possible to produce large link elements and the realization of large-scale wind turbines that allow large electrical powers. Other features and advantages of the invention will appear more clearly on reading the following description of two preferred embodiments in which the description is given by way of non-limiting example and with reference to the drawings. attached: - Figure 1 shows a schematic view in transparency of an exemplary embodiment of a wind turbine nacelle according to the invention; - Figure 2 shows a simplified sectional view of a first embodiment of the electrical machine and the connection between the electric machine and the transmission axis of the wind turbine according to the invention; - Figure 3 shows an enlarged view of a detail of the embodiment of Figure 2; Figure 4 shows a simplified sectional view of a second embodiment of the electric machine; FIG. 5 represents a detail of embodiment of the second embodiment illustrated in FIG. 4. Referring mainly to FIGS. 2, 3 and 4, an electric machine 1 connected by connection means 2 to the hub 3 of FIGS. The electric machine 1 constituted in this application of an alternator with axial flow is connected to the connecting means 2 by the outer rotor 6 constituting the inductor, said rotor 6 symmetrically surrounding a stator 7 constituting the induced, the free space on each side of the stator 7 being constituted by two air gaps 8a, 8b.

En se reportant principalement à la figure 3, on voit que la machine électrique 1 comporte des moyens d'écartement 9 comportant pour chaque entrefer 8a,8b une couche de glissement 10 constituée au moins partiellement d'un matériau de remplissage. Dans les exemples des figures 1 à 5, la couche de glissement 9 est assujettie au rotor 6. Toutefois, d'autres modes de réalisation pourraient prévoir que cette couche de glissement 9 soit assujettie au stator 7. Avantageusement, cette couche de glissement 9 sera fixée par collage ; cela étant, d'autres modes d'assujettissement à la portée de l'homme de l'art sont également envisageables et notamment un assujettissement par rivets. Referring mainly to Figure 3, we see that the electric machine 1 comprises spacing means 9 having for each air gap 8a, 8b a sliding layer 10 at least partially formed of a filler material. In the examples of Figures 1 to 5, the sliding layer 9 is secured to the rotor 6. However, other embodiments could provide that the sliding layer 9 is secured to the stator 7. Advantageously, this sliding layer 9 will be fixed by gluing; however, other modes of subjection within the scope of those skilled in the art are also possible and in particular a subjection by rivets.

La couche de glissement 10 est réalisée au moins partiellement par un matériau de remplissage ; ce dernier présente avantageusement des caractéristiques permettant de limiter au maximum les frottements entre le rotor 6 et le stator 7. Ce matériau de remplissage 10 présente également une tenue suffisante pour éviter tout écrasement ou encore usure prématurée. The sliding layer 10 is made at least partially by a filling material; the latter advantageously has characteristics to minimize friction between the rotor 6 and the stator 7. This filling material 10 also has sufficient strength to prevent crushing or premature wear.

A cet effet, on prévoit avantageusement que le matériau de remplissage soit un matériau à faible coefficient de frottement. Avantageusement, ce matériau sera une mousse notamment en polyéthylène extrudé. Par ailleurs, on prévoit que la mousse présente une densité comprise entre 10 30 et 40 kg/m3 et avantageusement 35 kg/m3. De manière également à éviter ou limiter les frottements, on prévoit que les moyens d'écartement 9 comportent des moyens de soufflage d'air 11. Ces moyens de soufflage d'air 11 permettent l'envoi d'air sous pression à travers la couche de glissement 10 permettant la création d'un film aérostatique 15 au niveau de chaque entrefer 8a,8b. Avantageusement, ces moyens de soufflage d'air 11 sont disposés au niveau du stator 7. De manière avantageuse, on prévoit que la pression exercée par les moyens de soufflage d'air 11 soit comprise entre 0,1 et 0,5 bar. 20 Ces moyens de soufflage d'air 11 pourront être constitués de manière classique par des compresseurs. Il est important à ce niveau de souligner qu'en vue de répartir de manière homogène l'air au niveau des entrefers 8a,8b, on prévoit avantageusement que le matériau de remplissage utilisé pour constituer la couche de glissement 10 soit un 25 matériau de type poreux. Avantageusement, ce matériau poreux sera réalisé à partir de cellules ouvertes, augmentant la diffusion de l'air sous pression dans ledit matériau. Une autre possibilité pour favoriser l'écoulement d'air pourra constituer également en une répartition particulière de la couche de glissement 10. 30 On pourra notamment prévoir que cette couche de glissement 10 recouvre totalement ou partiellement à l'interface entre le rotor 6 et le stator 7. For this purpose, it is advantageously provided that the filling material is a material with a low coefficient of friction. Advantageously, this material will be a foam, especially extruded polyethylene. Furthermore, it is expected that the foam has a density of between 10 and 40 kg / m3 and preferably 35 kg / m3. Also in order to avoid or limit friction, it is provided that the spacer means 9 comprise air blowing means 11. These air blowing means 11 allow air to be sent under pressure through the layer sliding device 10 allowing the creation of an aerostatic film 15 at each gap 8a, 8b. Advantageously, these air blowing means 11 are arranged at the level of the stator 7. Advantageously, it is provided that the pressure exerted by the air blowing means 11 is between 0.1 and 0.5 bar. These air blowing means 11 may be conventionally constituted by compressors. It is important at this level to emphasize that in order to homogeneously distribute the air at the air gaps 8a, 8b, it is advantageously provided that the filling material used to form the sliding layer 10 is a material of porous. Advantageously, this porous material will be made from open cells, increasing the diffusion of air under pressure in said material. Another possibility for promoting the flow of air may also constitute a particular distribution of the sliding layer 10. In particular, it can be provided that this sliding layer 10 completely or partially covers the interface between the rotor 6 and the stator 7.

Cette disposition particulière peut également répondre à d'autres contraintes techniques et notamment est définie en fonction des forces d'interaction existantes entre le rotor 6 et le stator 7 ou encore dépendante des dimensionnements de la machine électrique. This particular arrangement can also meet other technical constraints and in particular is defined according to the interaction forces existing between the rotor 6 and the stator 7 or depending on the dimensions of the electric machine.

En se reportant cette fois principalement aux figures 2 et 3, on va décrire un premier mode de réalisation de la machine électrique 1. Dans ce mode de réalisation, chaque couche de glissement 10 correspond sensiblement à l'épaisseur de l'entrefer 8a,8b. Ce mode de réalisation permet tout en autorisant un déplacement entre 10 translation de l'ensemble rotor 6 et stator 7 selon l'axe XX' d'empêcher en même temps la réduction de la distance d'entrefers 8a,8b. Lorsque les moyens de liaison 2 entraînent le rotor 6 dans une direction donnée selon l'axe XX', la couche de glissement 10 située du côté opposé au sens de déplacement empêche tout contact entre le rotor 6 et le stator 7 et donc 15 permet le maintien d'un premier entrefer. Lorsque les moyens de liaison 2 entraînent le rotor dans l'autre direction, c'est la couche de glissement opposée qui vient empêcher tout contact entre le rotor 6 et le stator 7 au niveau du second entrefer. Cette structure de générateur électrique 1 autorise ainsi une translation 20 selon l'axe XX' et permet par conséquent d'utiliser des moyens de liaison 2 entre le moyeu 3 des pales de l'éolienne et le rotor 6 autorisant ce déplacement. Cette caractéristique permet ainsi de s'affranchir de moyens de liaison rigides et par conséquent permet l'utilisation d'une éolienne avec des moyens de liaison 2 souples permettant la transmission uniquement du couple entre l'axe de 25 transmission 20 et le rotor 6. En se reportant cette fois aux figures 4 et 5, on voit représenté un second mode de réalisation de la machine électrique 1. Dans ce second mode de réalisation, la couche de glissement 10 est inférieure à la distance de l'entrefer 8a,8b laissant un jeu compris entre 0,5 et 1 30 mm. Cette caractéristique permet de limiter les frottements lors du fonctionnement du générateur électrique 1. Referring this time mainly to FIGS. 2 and 3, a first embodiment of the electric machine 1 will be described. In this embodiment, each sliding layer 10 corresponds substantially to the thickness of the gap 8a, 8b . This embodiment makes it possible while allowing displacement between translation of the rotor assembly 6 and stator 7 along the axis XX 'at the same time to prevent the reduction of the gap distance 8a, 8b. When the connecting means 2 drive the rotor 6 in a given direction along the axis XX ', the sliding layer 10 situated on the side opposite to the direction of movement prevents any contact between the rotor 6 and the stator 7 and therefore allows the maintaining a first air gap. When the connecting means 2 drive the rotor in the other direction, it is the opposite sliding layer that prevents any contact between the rotor 6 and the stator 7 at the second gap. This structure of electric generator 1 thus allows a translation 20 along the axis XX 'and therefore allows the use of connecting means 2 between the hub 3 of the blades of the wind turbine and the rotor 6 allowing this movement. This characteristic thus makes it possible to dispense with rigid connection means and consequently allows the use of a wind turbine with flexible connecting means 2 allowing transmission only of the torque between the transmission axis 20 and the rotor 6. Referring again to FIGS. 4 and 5, a second embodiment of the electric machine 1 is shown. In this second embodiment, the sliding layer 10 is smaller than the distance of the air gap 8a, 8b leaving a clearance of between 0.5 and 1 30 mm. This characteristic makes it possible to limit friction during operation of the electric generator 1.

Dans ce mode de réalisation, on voit également que les moyens d'écartement 9 comportent un système d'équilibrage 12 disposé sur le frein à disque 13 du rotor 6. Ce système d'équilibrage 12 permet un contrôle axial de la position du rotor 6. De cette manière, la couche de glissement 10 permet d'éviter tout contact entre le rotor 6 et le stator 7 et le système d'équilibrage 12 permet quant à lui de limiter les frottements lors du fonctionnement de la machine électrique 1. A cette fin, le système d'équilibrage 12 comprend au niveau du frein à disque 13 en plus des mâchoires de freinage classique au moins une mâchoire de positionnement 14 et des moyens de commande 15 de la position de ladite au moins une mâchoire par rapport au disque de frein 13. De manière avantageuse, les mâchoires de positionnement 14 seront au nombre de trois ou plus et disposées de manière homogène sur la surface du frein à disque 13. In this embodiment, it is also seen that the spacing means 9 comprise a balancing system 12 disposed on the disk brake 13 of the rotor 6. This balancing system 12 allows axial control of the position of the rotor 6 In this way, the sliding layer 10 makes it possible to avoid contact between the rotor 6 and the stator 7 and the balancing system 12 makes it possible to limit the friction during operation of the electric machine 1. end, the balancing system 12 comprises at the level of the disc brake 13 in addition to conventional braking jaws at least one locating jaw 14 and means 15 for controlling the position of said at least one jaw relative to the disc of 13. Advantageously, the positioning jaws 14 will be three or more in number and arranged homogeneously on the surface of the disc brake 13.

En se reportant principalement à la figure 5, on voit réalisé un système d'équilibrage 12 conforme à l'invention avec une mâchoire de positionnement 14 disposée sur un frein à disque 13, la mâchoire 14 comportant deux couches additionnelles de glissement 15 en contact avec les deux surfaces 16 du disque du freinage 13. Referring mainly to Figure 5, there is provided a balancing system 12 according to the invention with a positioning jaw 14 disposed on a disc brake 13, the jaw 14 having two additional sliding layers 15 in contact with both surfaces 16 of the braking disk 13.

On voit également les moyens de commande 15 de la position de la mâchoire 14, ces moyens de commande 15 étant disposés de part et d'autre de chaque mâchoire 14 et comprenant avantageusement une unité de traitement 17 commandant un vérin 18 en fonction de données de pression récupérées au niveau d'un capteur 19. We also see the control means 15 of the position of the jaw 14, these control means 15 being disposed on either side of each jaw 14 and advantageously comprising a processing unit 17 controlling a jack 18 according to the data of pressure recovered at a sensor 19.

Le fonctionnement du dispositif est le suivant : en cas de déplacement axial du rotor 6 dû à un déplacement des moyens de liaison 2, le frein à disque 13 assujetti au rotor 6 vient également se déplacer axialement et exerce une pression sur une des couches additionnelles 15 de glissement engendrant une modification de la pression. The operation of the device is as follows: in case of axial displacement of the rotor 6 due to a displacement of the connecting means 2, the disk brake 13 secured to the rotor 6 also moves axially and exerts pressure on one of the additional layers 15 slip causing a change in pressure.

Cette modification de la pression est transmise par l'intermédiaire des capteurs 19 aux unités de traitement 17 de manière à ce que les mâchoires de positionnement 14 soient toujours en contact avec les surfaces 16 du disque de freinage 13. Ce déplacement du système d'équilibrage 12 relié directement ou indirectement au rotor 6 permet le déplacement de ce dernier qui par conséquent suit les déplacements du stator 7 selon l'une ou l'autre des directions de l'axe XX'. Par conséquent, les moyens d'écartement 9 combinant le système d'équilibrage 12 et la couche de glissement 10 permettent de maintenir les deux entrefers 8a,8b empêchant tout contact entre le rotor 6 et le stator 7. Dans ce second mode de réalisation, il est par conséquent à l'instar du premier mode de réalisation possible d'utiliser pour la liaison entre l'axe de transmission 20 des pales de l'éolienne et la machine électrique 1 des moyens de liaison 2 souples permettant la transmission uniquement du couple entre l'axe de transmission 20 et le rotor 6 puisque les moyens de liaison 2 peuvent, grâce à la structure particulière de la machine 1, admettre un déplacement en translation du rotor 6. Par conséquent, les deux modes de réalisation limitent considérablement les contraintes techniques de conception et de fabrication des éléments de liaison 2 permettant la conception d'éoliennes de grandes dimensions pour la réalisation d'éoliennes présentant des puissances électriques importantes. This modification of the pressure is transmitted via the sensors 19 to the processing units 17 so that the positioning jaws 14 are always in contact with the surfaces 16 of the brake disk 13. This displacement of the balancing system 12 connected directly or indirectly to the rotor 6 allows the displacement of the latter which consequently follows the movements of the stator 7 according to one or other of the directions of the axis XX '. Consequently, the spacer means 9 combining the balancing system 12 and the sliding layer 10 make it possible to maintain the two air gaps 8a, 8b preventing any contact between the rotor 6 and the stator 7. In this second embodiment, it is therefore like the first possible embodiment to use for the connection between the transmission axis 20 of the blades of the wind turbine and the electric machine 1 flexible connecting means 2 allowing transmission only torque between the transmission axis 20 and the rotor 6 since the connecting means 2 can, thanks to the particular structure of the machine 1, admit a displacement in translation of the rotor 6. Consequently, the two embodiments considerably limit the constraints. design and manufacturing techniques of connecting elements 2 allowing the design of large wind turbines for the production of wind turbines with powers Important electrical.

Bien entendu, d'autres modes de réalisation à la portée de l'homme de l'art auraient également pu être envisagés sans pour autant sortir du cadre de l'invention définie par les revendications ci-après. Of course, other embodiments within the reach of those skilled in the art could also be envisaged without departing from the scope of the invention defined by the claims below.

Claims (18)

REVENDICATIONS 1. Machine électrique (1) permettant la conversion d'une énergie mécanique notamment d'une éolienne en énergie électrique comprenant un rotor extérieur (6), constituant un inducteur, et entourant symétriquement un stator (7), constituant l'induit, le rotor (6) et le stator (7) étant séparés par deux entrefers (8a,8b) permettant la mobilité du rotor (6), CARACTERISE en ce que la machine comprend des moyens d'écartement (9) comportant, pour chaque entrefer (8a,8b) une couche dite de glissement (10) constituée au moins partiellement d'un matériau de remplissage, permettant d'assurer le maintien de la distance des entrefers (8a,8b). 1. Electrical machine (1) for converting a mechanical energy including a wind turbine into electrical energy comprising an outer rotor (6), constituting an inductor, and symmetrically surrounding a stator (7), constituting the armature, the rotor (6) and the stator (7) being separated by two gaps (8a, 8b) allowing the mobility of the rotor (6), CHARACTERIZED in that the machine comprises spacing means (9) comprising, for each air gap ( 8a, 8b) a so-called sliding layer (10) formed at least partially of a filling material, to ensure the maintenance of the distance of the air gaps (8a, 8b). 2. Machine électrique, selon la revendication 1, dans lequel les moyens d'écartement (9) comportent des moyens de soufflage d'air (11) sous pression à travers la couche de glissement (10) permettant la création d'un film aérostatique au niveau de chaque entrefer (8a,8b). 2. Electrical machine according to claim 1, wherein the spacing means (9) comprise means for blowing air (11) under pressure through the sliding layer (10) allowing the creation of an aerostatic film. at each gap (8a, 8b). 3. Machine électrique, selon la revendication 2 dans lequel la pression exercée par les moyens de soufflage d'air (11) est comprise entre 0,1 et 0,5 bar. 3. Electrical machine according to claim 2 wherein the pressure exerted by the air blowing means (11) is between 0.1 and 0.5 bar. 4. Machine électrique, selon l'une quelconque des revendications précédentes, 20 dans lequel la couche de glissement (10) recouvre totalement ou partiellement l'interface entre le stator (7) et le rotor (6). An electrical machine according to any one of the preceding claims, wherein the slip layer (10) completely or partially covers the interface between the stator (7) and the rotor (6). 5. Machine électrique, selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le matériau de remplissage est un matériau de type poreux avantageusement à cellules ouvertes. 25 An electrical machine as claimed in any one of the preceding claims wherein the filler material is a porous-type material preferably with open cells. 25 6. Machine électrique, selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche de glissement (10) est fixée sur le stator (7). Electric machine according to any one of the preceding claims, wherein the sliding layer (10) is fixed on the stator (7). 7. Machine électrique, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 précédentes, dans lequel la couche de glissement (10) est fixée sur le rotor (6). Electric machine according to one of the preceding claims 1 to 6, wherein the sliding layer (10) is fixed on the rotor (6). 8. Machine électrique, selon l'une quelconque des revendications précédentes, 30 dans lequel dans lequel la couche de glissement (10) est fixée par collage, soit sur le rotor (6), soit sur le stator (7).- An electric machine as claimed in any one of the preceding claims, wherein the slip layer (10) is bonded to either the rotor (6) or the stator (7). 9. Machine électrique, selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel dans lequel la couche de glissement (10) est une mousse de polyéthylène extrudé. Electric machine according to any of the preceding claims, wherein the slip layer (10) is an extruded polyethylene foam. 10. Machine électrique, selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 dans lequel dans lequel la couche de glissement (10) est une mousse de densité comprise entre 30 et 40 kg/m3. Electrical machine according to any one of the preceding claims, wherein the slip layer (10) is a density foam of between 30 and 40 kg / m 3. 11. Machine électrique, selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'épaisseur de la couche de glissement (10) correspond sensiblement à l'épaisseur de l'entrefer (8a,8b). 10 11. Electrical machine according to any one of the preceding claims, wherein the thickness of the sliding layer (10) substantially corresponds to the thickness of the air gap (8a, 8b). 10 12. Machine électrique, selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 précédentes, dans lequel les moyens d'écartement comportent un système d'équilibrage (12) disposé sur le frein à disque (13) du rotor (6) permettant un contrôle axial de la position du rotor (6). Electric machine according to any one of the preceding claims 1 to 10, in which the spacing means comprise a balancing system (12) arranged on the disk brake (13) of the rotor (6) enabling control. axial position of the rotor (6). 13. Machine électrique, selon la revendication 12 précédente, dans lequel le 15 système d'équilibrage comprend, d'une part, au moins une mâchoire de positionnement (14) disposée sur le frein à disque (13) et, d'autre part, des moyens de commande (15) de la position de ladite au moins une mâchoire par rapport au disque de frein (13). Electric machine according to claim 12, in which the balancing system comprises, on the one hand, at least one locating jaw (14) arranged on the disc brake (13) and on the other hand , control means (15) for the position of said at least one jaw with respect to the brake disc (13). 14. Machine électrique, selon la revendication 12 précédente, dans lequel ladite au 20 moins une mâchoire (14) comprend deux couches additionnelles de glissement (15) en contact avec les deux surfaces (16) du disque de freinage (13). An electrical machine according to the preceding claim 12, wherein said at least one jaw (14) comprises two additional slip layers (15) in contact with both surfaces (16) of the brake disk (13). 15. Machine électrique, selon l'une quelconque des revendications 10 à 13 précédentes, dans lequel l'épaisseur de la couche de glissement (10) est inférieure à la distance de l'entrefer (8a,8b), laissant un jeu compris entre 0,5 et 1 mm. 25 15. Electrical machine according to any one of claims 10 to 13 above, wherein the thickness of the sliding layer (10) is less than the distance of the gap (8a, 8b), leaving a gap between 0.5 and 1 mm. 25 16. Eolienne équipée d'une machine électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes. 16. Wind turbine equipped with an electric machine according to any one of the preceding claims. 17. Eolienne selon la revendication 16, dans laquelle les moyens de liaison (2) entre le moyeu (3) des pales (4) de l'éolienne et le rotor (6) autorisent un déplacement en translation dudit rotor (6). 30 17. A wind turbine according to claim 16, wherein the connecting means (2) between the hub (3) of the blades (4) of the wind turbine and the rotor (6) allow a translational movement of said rotor (6). 30 18. Eolienne selon la revendication 16 ou 17, dans laquelle les moyens de liaison (2) sont souples permettant la transmission uniquement du couple entre l'axe de transmission (20) et le rotor (6). 11 18. A wind turbine according to claim 16 or 17, wherein the connecting means (2) are flexible allowing the transmission only torque between the transmission shaft (20) and the rotor (6). 11
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