FR2739734A1 - Self-cooling alternator for motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne d'une façon générale les alternateurs notamment pour véhicules automobiles. The present invention relates generally to alternators, in particular for motor vehicles.
Un alternateur comprend classiquement deux demi-carters ou demi-paliers sur lesquels est monté un stator et recevant un arbre sur lequel est monté un rotor tournant à l'intérieur du stator. Le rotor est conventionnellement formé de deux pièces polaires comportant des cornes polaires de forme généralement triangulaire imbriquées les unes dans les autres, et sur lesquels est monté le bobinage de rotor (enroulement d'excitation). An alternator conventionally comprises two half-casings or half-bearings on which a stator is mounted and receiving a shaft on which is mounted a rotor rotating inside the stator. The rotor is conventionally formed of two pole pieces comprising polar horns of generally triangular shape nested one inside the other, and on which is mounted the rotor winding (excitation winding).
Afin de refroidir un tel alternateur, il est bien connu depuis longtemps d'utiliser un ou plusieurs ventilateurs, à l'intérieur ou à l'extérieur du carter, qui sont entraînés en rotation par l'arbre de rotor ou par le rotor lui-même. In order to cool such an alternator, it has been well known for a long time to use one or more fans, inside or outside of the casing, which are rotated by the rotor shaft or by the rotor itself. even.
De tels ventilateurs ont pour objet de refroidir les roulements par l'intermédiaire desquels l'arbre de rotor est monté dans le carter, les circuits de redressement montés sur l'un des paliers, et dans une certaine mesure les enroulements de rotor et de stator. The purpose of such fans is to cool the bearings through which the rotor shaft is mounted in the housing, the rectifier circuits mounted on one of the bearings, and to some extent the rotor and stator windings. .
On sait également créer un flux d'air traversant le rotor de l'avant (côté poulie) vers l'arrière (côté redressement) de l'alternateur, ou vice-versa. Dans le cas des alternateurs à ventilation interne, où deux ventilateurs sont adossés au rotor, de part et d'autre de celui-ci, à l'intérieur du carter, ce flux d'air est créé par exemple en modifiant au moins une partie des pales de l'un des ventilateurs par rapport à l'autre ventilateur (par exemple en changeant leur inclinaison) pour créer entre les deux côtés du rotor une différence de pression. Dans le cas d'un alternateur à ventilation externe, comportant un ventilateur unique situé à l'extérieur du carter, le ventilateur crée une aspiration de l'arrière vers l'avant. It is also known to create an air flow passing through the rotor from the front (pulley side) to the rear (righting side) of the alternator, or vice versa. In the case of alternators with internal ventilation, where two fans are attached to the rotor, on either side of it, inside the casing, this air flow is created for example by modifying at least one part blades of one of the fans relative to the other fan (for example by changing their inclination) to create a pressure difference between the two sides of the rotor. In the case of an alternator with external ventilation, comprising a single fan located outside the casing, the fan creates a suction from the rear to the front.
La Demanderesse a découvert une nouvelle solution extrêmement simple et économique pour assurer, par le simple jeu de la rotation du rotor, et sans qu'il soit nécessaire de recourir à des ventilateurs, ou de les modifier, un refroidissement des bobinages de celui-ci. The Applicant has discovered a new extremely simple and economical solution for ensuring, by the simple play of the rotation of the rotor, and without the need to use or modify fans, cooling of the windings thereof. .
L'invention propose à cet effet un alternateur du type mentionné en introduction, à savoir du type comprenant un carter sur lequel est fixé un stator, un arbre tournant dans le carter et portant un rotor, ce dernier comprenant deux pièces polaires comportant des cornes polaires imbriquées les unes dans les autres et un enroulement de rotor, et les cornes polaires définissant deux à deux des interstices laissant dégagé l'enroulement de rotor, alternateur caractérisé en ce que le profil des bords d'attaque et de fuite des cornes polaires est tel qu'elle provoque un flux d'air de refroidissement généralement axial d'un côté du rotor vers le côté opposé. To this end, the invention provides an alternator of the type mentioned in the introduction, namely of the type comprising a housing on which a stator is fixed, a rotating shaft in the housing and carrying a rotor, the latter comprising two pole pieces comprising pole horns nested one inside the other and a rotor winding, and the polar horns defining two by two of the interstices leaving the rotor winding clear, alternator characterized in that the profile of the leading and trailing edges of the polar horns is such that it causes a generally axial flow of cooling air from one side of the rotor to the opposite side.
Des aspects préférés, mais non limitatifs, de l'alternateur selon l'invention sont les suivants
- les profils des bords d'attaque et/ou de fuite d'au moins certaines cornes polaires sont curvilignes.Preferred, but not limiting, aspects of the alternator according to the invention are as follows
- The profiles of the leading and / or trailing edges of at least some polar horns are curvilinear.
- les bords d'attaque et/ou de fuite adoptent une convexité vers la direction de déplacement du rotor. - The leading and / or trailing edges adopt a convexity towards the direction of movement of the rotor.
- les bords d'attaque et/ou de fuite adoptent une convexité vers la direction inverse de celle du déplacement du rotor. - The leading and / or trailing edges adopt a convexity in the opposite direction to that of the movement of the rotor.
- l'alternateur comporte deux ventilateurs adossés aux deux pièces polaires du rotor. - the alternator has two fans attached to the two pole pieces of the rotor.
- l'alternateur est dépourvu de ventilateurs. - the alternator does not have fans.
D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels
la figure 1 est une vue en coupe verticale axiale d'un alternateur selon une première forme de réalisation de l'invention, et
la figure 2 est une vue en coupe verticale axiale d'un alternateur selon une deuxième forme de réalisation de l'invention.Other aspects, aims and advantages of the present invention will appear better on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of non-limiting example and made with reference to the accompanying drawings, in which
FIG. 1 is a view in axial vertical section of an alternator according to a first embodiment of the invention, and
Figure 2 is an axial vertical sectional view of an alternator according to a second embodiment of the invention.
En référence tout d'abord à la figure 1, on a représenté un alternateur de véhicule automobile, qui comprend de façon classique en soi un carter 1 formé de deux demi-paliers ou demi-carters la, lb assemblés de façon à retenir entre eux un stator 6. Dans les demi-carters la, lb est monté rotatif, par l'intermédiaire de roulements 7, 8 un arbre 9 portant un rotor 20 constitué par un enroulement 21 et par deux pièces polaires 4, 5 comportant des cornes ou dents polaires, respectivement 41, 51, imbriquées les unes dans les autres en laissant entre elles des interstices. Referring first to Figure 1, there is shown a motor vehicle alternator, which conventionally comprises in itself a casing 1 formed of two half-bearings or half-casings 1a, 1b assembled so as to retain them a stator 6. In the half-casings 1a, 1b is rotatably mounted, by means of bearings 7, 8 a shaft 9 carrying a rotor 20 constituted by a winding 21 and by two pole pieces 4, 5 comprising horns or teeth polar, respectively 41, 51, nested one inside the other, leaving gaps between them.
Le rotor est flanqué de deux ventilateurs internes 10, 12, respectivement avant et arrière, possédant des pales 11, 13. Ces ventilateurs assurent un refroidissement des composants de l'alternateur en coopérant avec des entrées d'air axiales, respectivement 15, 17, et des sorties d'air généralement radiales, respectivement 14, 16. The rotor is flanked by two internal fans 10, 12, respectively front and rear, having blades 11, 13. These fans provide cooling of the alternator components by cooperating with axial air inlets, respectively 15, 17, and generally radial air outlets, respectively 14, 16.
L'alternateur comporte également une poulie 3 du côté avant, et un capot 2 du côté arrière, abritant notamment les circuits de régulation et de redressement et les mécanismes à charbons d'alimentation de l'enroulement de rotor. The alternator also includes a pulley 3 on the front side, and a cover 2 on the rear side, in particular housing the regulation and rectification circuits and the carbon-feed mechanisms for the rotor winding.
Selon la présente invention, les cornes polaires, respectivement 41, 51, sont conçues de manière à ce que la rotation du rotor provoquent, à travers les interstices qui les séparent, une circulation d'air destinée plus particulièrement à refroidir l'enroulement de rotor enfermé entre les deux pièces polaires. According to the present invention, the pole horns, respectively 41, 51, are designed so that the rotation of the rotor causes, through the interstices which separate them, an air circulation intended more particularly to cool the rotor winding enclosed between the two pole pieces.
Plus précisément, dans le présent exemple, les cornes polaires 41, 51 possèdent des bords d'attaque 43, 53 et de fuite 42, 52, par rapport au sens de rotation désigné par la flèche F1, qui sont incurvés de manière à provoquer une circulation d'air selon la flèche F2, et ce dans tous les interstices. More specifically, in the present example, the polar horns 41, 51 have leading edges 43, 53 and trailing 42, 52, relative to the direction of rotation designated by the arrow F1, which are curved so as to cause a air circulation according to arrow F2, and this in all the interstices.
Plus précisément encore, les bords d'attaque 43 des cornes polaires 41, partent, de leur racine vers leur sommet, d'une inclinaison nulle ou légèrement positive (le sens positif étant donné par la flèche F1) pour évoluer progressivement jusqu'à une inclinaison négative substantielle. More precisely still, the leading edges 43 of the polar horns 41, start from their root towards their summit, of a zero or slightly positive inclination (the positive direction being given by the arrow F1) to progressively evolve to a substantial negative tilt.
Les bords de fuite 42 présentent quant à eux une inclinaison qui varie progressivement, également de la racine vers le sommet, d'une valeur assez fortement positive jusqu'à une valeur nulle ou faiblement positive. The trailing edges 42 have an inclination which varies gradually, also from the root towards the top, from a fairly strongly positive value to a zero or weakly positive value.
Pour ce qui concerne les cornes polaires 51, leurs bords d'attaque 53 présentent une inclinaison, de la racine vers le sommet, qui varie progressivement d'une valeur nulle ou légèrement positive jusqu'à une valeur assez fortement négatives, tandis que leurs bords de fuite 52 présentent une inclinaison qui varie progressivement, également de la racine vers le sommet, d'une valeur assez fortement positive jusqu'à une valeur nulle ou faiblement positive. As regards the polar horns 51, their leading edges 53 have an inclination, from the root to the top, which gradually varies from a zero or slightly positive value to a fairly strongly negative value, while their edges leak 52 have an inclination which varies gradually, also from the root to the top, from a fairly strongly positive value to a zero or weakly positive value.
En d'autres termes, les bords de toutes les cornes polaires adoptent une convexité vers la direction de déplacement du rotor. In other words, the edges of all the polar horns adopt a convexity towards the direction of movement of the rotor.
Il en résulte, comme illustré, que les insterstices entre les bords d'attaque et de fuite offrent un trajet d'air incurvé et de largeur éventuellement variable qui, par la rotation du rotor, provoque une circulation d'air selon la flèche F2, de l'avant vers l'arrière, dans les interstices et un refroidissement nettement amélioré de l'enroulement de rotor 21. As a result, as illustrated, the gaps between the leading and trailing edges offer a curved air path of possibly variable width which, by the rotation of the rotor, causes air circulation according to arrow F2, from front to rear, in the interstices and markedly improved cooling of the rotor winding 21.
On réalise cette fonction de refroidissement d'une manière extrêmement simple et économique, puisque seule la forme des pièces polaires doit être modifiée par rapport à un alternateur classique. This cooling function is carried out in an extremely simple and economical manner, since only the shape of the pole pieces must be modified compared to a conventional alternator.
On observera ici que la modification de la forme des cornes polaires n'affecte sensiblement pas le rendement de l'alternateur. En outre, de façon extrêmement avantageuse, la forme incurvée des cornes polaires permet d'assurer une interaction magnétique progressive entre les cornes polaires et les dents d'encoches du stator, pour ainsi réduire le bruit mécanique de fonctionnement de l'alternateur et réduire dans les tensions de sortie aux bornes du stator les composantes d'harmonique 3, particulièrement indésirables. It will be observed here that the modification of the shape of the polar horns does not appreciably affect the efficiency of the alternator. In addition, in an extremely advantageous manner, the curved shape of the polar horns makes it possible to ensure a progressive magnetic interaction between the polar horns and the notch teeth of the stator, thereby reducing the mechanical operating noise of the alternator and reducing the output voltages across the stator the harmonic components 3, which are particularly undesirable.
Maintenant en référence à la figure 2, on a représenté un alternateur selon une deuxième forme de réalisation de l'invention. Now with reference to Figure 2, there is shown an alternator according to a second embodiment of the invention.
Cette forme de réalisation se distingue de la première en ce que les bords d'attaque et de fuite des cornes polaires 41, 51, désignés par les références 43', 53' et 42', 52', adoptent une convexité vers la direction inverse du déplacement du rotor. This embodiment differs from the first in that the leading and trailing edges of the polar horns 41, 51, designated by the references 43 ', 53' and 42 ', 52', adopt a convexity in the opposite direction displacement of the rotor.
Dans ce cas, les insterstices présentent une courbure inverse de celle de la figure 1, et la rotation du rotor provoque une circulation d'air de refroidissement de l'enroulement de rotor 21 selon la flèche F3 dans chacun des interstices, de l'arrière vers l'avant de l'alternateur. In this case, the interstices have a curvature opposite to that of FIG. 1, and the rotation of the rotor causes a circulation of cooling air from the rotor winding 21 according to arrow F3 in each of the interstices, from the rear towards the front of the alternator.
Bien entendu, on peut donner aux bords d'attaque et de fuite des cornes polaires toute autre forme assurant les effets de ventilation avant/arrière ou arrière/avant précités. Of course, the leading and trailing edges of the polar horns can be given any other shape ensuring the aforementioned front / rear or rear / front ventilation effects.
Bien entendu, la ventilation ci-dessus peut se combiner avec tout type de ventilation d'alternateur, à ventilateur(s) interne(s) ou externe(s), de type centrifuge, axialo-radial, etc... Of course, the above ventilation can be combined with any type of alternator ventilation, with internal or external fan (s), of the centrifugal, axial-radial type, etc.
En outre, la ventilation ainsi réalisée permet le cas échéant, notamment dans des alternateurs de faible puissance, de se passer purement et simplement des ventilateurs 10, 12, ce qui permet de réduire significativement l'encombrement de l'alternateur en direction axiale et de réduire sensiblement son court de revient. In addition, the ventilation thus produced makes it possible, if necessary, in particular in low-power alternators, to dispense with fans 10 and 12 purely and simply, which makes it possible to significantly reduce the size of the alternator in the axial direction and to significantly reduce its cost.
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et représentées, mais l'homme de l'art saura y apporter toute variante ou modification conforme à son esprit. Of course, the present invention is not limited to the embodiments described and shown, but those skilled in the art will be able to make any variant or modification in accordance with his spirit.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9511787A FR2739734B1 (en) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | ALTERNATOR WITH IMPROVED ROTOR VENTILATION MEANS, PARTICULARLY FOR MOTOR VEHICLE |
Applications Claiming Priority (1)
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| FR9511787A FR2739734B1 (en) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | ALTERNATOR WITH IMPROVED ROTOR VENTILATION MEANS, PARTICULARLY FOR MOTOR VEHICLE |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| FR2739734A1 true FR2739734A1 (en) | 1997-04-11 |
| FR2739734B1 FR2739734B1 (en) | 1997-12-26 |
Family
ID=9483326
Family Applications (1)
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