EP3084938A2 - Demarreur pour moteur thermique de vehicule automobile muni d'une machine electrique tournante a inducteur a poles saillants perfectionne et masse polaire correspondante - Google Patents

Demarreur pour moteur thermique de vehicule automobile muni d'une machine electrique tournante a inducteur a poles saillants perfectionne et masse polaire correspondante

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Publication number
EP3084938A2
EP3084938A2 EP14830979.2A EP14830979A EP3084938A2 EP 3084938 A2 EP3084938 A2 EP 3084938A2 EP 14830979 A EP14830979 A EP 14830979A EP 3084938 A2 EP3084938 A2 EP 3084938A2
Authority
EP
European Patent Office
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rotor
starter
starter according
magnetic pole
plane
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14830979.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre Mollon
Eric FOREL
Wilfried Pays
Raphaël Andreux
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Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur SAS filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
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    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
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    • H02K23/42—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by the arrangement of the magnet circuits having split poles, i.e. zones for varying reluctance by gaps in poles or by poles with different spacing of the air gap
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    • H02K7/006—Structural association of a motor or generator with the drive train of a motor vehicle
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2205/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to casings, enclosures, supports
    • H02K2205/12—Machines characterised by means for reducing windage losses or windage noise

Definitions

  • the invention relates to a starter motor for a motor vehicle engine equipped with a rotary electric machine with indented pole poles improved and the corresponding polar mass.
  • the invention finds a particularly advantageous, but not exclusive, application with starter systems so-called "stop and start” for stopping and restarting the engine of the vehicle according to particular traffic conditions.
  • a starter provided with a launcher capable of transmitting a rotation energy of the starter to a crankshaft of the engine through a crown starting.
  • This launcher is mounted on a drive shaft.
  • a speed reducer is interposed between this drive shaft and the shaft of an electric motor.
  • This electric motor comprises firstly, a rotor, also called armature and secondly, a stator, also called inductor, mounted coaxially around the rotor.
  • the rotor comprises a body in the form of a pack of sheets provided with notches each delimited by two successive teeth.
  • the rotor further includes wires wound in the slots to form the rotor winding.
  • the stator has at the location of each magnetic pole a radially protruding pole mass around which is wound an inductor wire.
  • These polar masses are generally in parallelepiped shape with a curvature adapted to the radius of the armature in order to leave a gap between the armature and the magnetic poles weak and constant so as to make the electromagnetic conversion as effective as possible.
  • the rotor is provided with a collector comprising a plurality of contact pieces electrically connected to the conductors of the rotor winding.
  • a group of brushes is provided for the power supply of the winding, some brushes being connected to the starter mass and others being connected to an electrical terminal of a contactor. The brushes rub on the collector blades when the rotor is rotating to allow the power supply of the rotor by switching the electric current.
  • collector brush frequency One of the main sources of noise from the electric motor is the "collector brush frequency” and its harmonics. This frequency generally close to a hissing sound is the multiple of the armature rotation frequency and the number of collector blades (and therefore the number of rotor teeth). This source has two origins: a mechanism due to the friction of the brushes on the collector of the armature, the other electromagnetic.
  • the rotor is subjected to electromagnetic forces which comprise tangential components (which are at the origin of the rotation of the armature), but also radial components corresponding to a so-called “rotating" force which are likely to create deformations of the parts to which they apply, including the poles and the breech of the starter motor. These deformations are then at the origin of the noise which can be all the stronger as the torque provided by the starter is important.
  • the invention aims to remedy this drawback effectively by proposing a starter for a motor vehicle engine comprising a rotating electrical machine provided with a rotor and a stator comprising a plurality of magnetic poles arranged on an inner circumference of a cylinder head.
  • each magnetic pole is protruding from the yoke surrounded by a winding, and that an axial air gap between a circumferential surface of at least two magnetic poles facing a circumferential surface of said rotor and a radius circle of the outside of the rotor varies by at least 1 mm.
  • breech means the portion of the stator for passing a flux between two magnetic poles.
  • each magnetic pole is constituted by a polar mass mounted against the stator yoke.
  • the stator comprises a stack of laminations forming the yoke and the different magnetic poles.
  • the magnetic pole comprises a groove forming the variation of the gap.
  • the air gap varies by at least 1 mm on a circumferential end of its circumferential surface.
  • the surface in which the gap varies circumferentially also varies axially.
  • each pole mass having a development said gap is greater between an area of said expansion and said rotor between a central portion of the magnetic pole and said rotor.
  • an increase in said gap is obtained by a discontinuity of an inner face of at least one magnetic pole situated opposite said rotor.
  • the discontinuity is defined by at least one plane surface formed in the internal face of a magnetic pole.
  • said flat surface is formed in said development.
  • said planar surface is substantially in the foreground.
  • said polar masses are reported relative to said yoke of said stator. This facilitates the mounting of the stator.
  • said starter is configured to operate at a current of the order of 600A for a cold start of the engine or a current of the order of 250A for a start of the engine in stop mode and restart of the engine.
  • said rotor has 19 notches for receiving conductors for the formation of a rotor winding.
  • the subject of the invention is also a polar mass belonging to an electric motor starter motor motor inductor, characterized in that it comprises an internal face intended to be situated facing a rotor of said electric motor having a discontinuity breaking a gap. regularity of an arc defining a portion of said inner face.
  • FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of a thermal engine starter according to the present invention
  • FIG. 2 represents, according to a first embodiment, a schematic view in cross section of the electric motor used with the starter according to the present invention
  • FIG. 3 shows according to a first embodiment a detailed side view of a polar mass used with the electric motor of the starter according to the present invention
  • FIGS. 4a and 4b respectively show graphical representations of the relative evolutions of the engine torque and of the amplitude of the rotating force at the origin of the noise, as a function of the height of a chamfer formed in the polar mass for a current of battery of the order of 600A and 250A.
  • FIG. 5 shows, in another embodiment, a detailed side view of a polar mass used with the electric motor of the starter according to the present invention
  • magnetic pole and magnetic mass a pole and respectively a magnetic mass of the stator.
  • the starter 1 comprises a drive shaft 2, a launcher 3 mounted on the shaft 2 and an electric motor 5 described in more detail hereinafter composed of an inductor stator 8 and an armature rotor 9 mounted coaxially along an axis X.
  • the stator 8 surrounds the rotor 9 integral with a shaft 14.
  • the motor 5 comprises a carcass 10 mounted on a metal support 12 of the starter 1 intended to be fixed on a fixed part of the motor vehicle.
  • An epicyclic gear type speed reducer 13 is preferably interposed between a rear end of the drive shaft 2 and the shaft 14 of the electric motor 5.
  • Brushes 17 rub on conductive blades January 8 of a manifold 20 to supply the rotor winding.
  • the brushes 17 belong to a brush holder 23 equipped with guiding cages and receiving brushes 17. These brushes 17 are biased towards the conductive blades 18 by resilient means 25 of the spring type.
  • the brush holder 23 is secured to a rear flange 24 having in the central portion a housing for mounting a needle bearing. The bearing of the rear flange 24 is used for rotatably mounting one end of the shaft 14 of the electric motor 5.
  • the starter 1 also comprises an electromagnetic contactor 29 extending parallel to the electric motor 5 by being radially implanted above it.
  • the contactor 29 has a metal tank 30 carried by the support 12, and equipped with an excitation coil 33 provided with at least one winding. A shoulder of the tank 30 makes it possible to ensure the axial setting of a fixed core 34.
  • Terminals 37, 38 are shaped to each form a fixed contact inside the tank 30.
  • One of the terminals 37 is intended to be connected to the positive terminal of the vehicle battery, the other terminal 38 is connected at the input of the inductor winding of the stator 8 and the brushes 17 of positive polarities.
  • a movable core 40 is attracted by magnetic attraction towards the fixed core 34 to, on the one hand, act after catching a game on a rod 41 carrying a contact mobile 42 to cause the closure of the contacts of the contactor 29 and power the electric motor 5 of the starter 1, and secondly, actuate a control lever 45 of the launcher 3.
  • the drive shaft 2 is rotatably mounted in a front bearing 46 of the support 12.
  • This bearing 46 is constituted by way of example by a needle bearing or alternatively by a plain bearing.
  • This shaft 2 carries at the front a stop 48 adjacent to the bearing 46 to limit the movement of the launcher 3.
  • the launcher 3 is slidably mounted on the drive shaft 2, and comprises a drive pinion 50, a driver 51 configured to be actuated by the pivoting control lever 45, and a freewheel device 52, for example of the type with rollers installed between the driver 51 and the pinion 50.
  • the upper end of the lever 45 is mounted in a known manner to articulation on a rod elastically connected to the movable core 40 via a spring, said spring against tooth, housed in the movable core 40.
  • the driver 51 is internally provided with helical splines in complementary engagement with external helical teeth carried by the drive shaft 2.
  • the launcher 3 is thus animated by a helical movement when it is moved. by the lever 45 towards the stop 48 to come, via its pinion 50, in engagement with the start ring of a heat engine 5 (not shown).
  • freewheel device 52 can be replaced by a conical clutch device or a clutch provided with several friction discs, as described in the document FR2978500.
  • launcher 3 variant is implanted outside the support 12.
  • the rotor 9 comprises a body 58 in the form of a pack of sheets provided with notches 59 delimited each by two successive teeth 61.
  • the body 58 has a central through opening 91 for mounting on the shaft 14 for example by press fitting.
  • the rotor 9 further comprises son wound in the notches 59 to form the rotor winding 63.
  • This coil 63 is in connection with the conductive blades 18 of the collector 20 integral with the shaft of the electric motor 5.
  • the rotor 9 has for example an outer diameter of the order of 49.7mm.
  • the stator 8 comprises a plurality of magnetic poles 65 arranged on an inner circumference of a yoke 66.
  • Each pole 65 is constituted by a protruding polar mass 69 in the overall shape of a parallelepiped surrounded by a winding 70.
  • Each winding 70 is retained radially by a development 73 of the polar mass 69.
  • the Y axis of each winding 70 is radial with respect to the axis X of the stator 8.
  • the inductor coil here comprises two pairs of windings 70 North and South which are each wound around a polar mass 69 integral with the cylinder head 66.
  • Each winding 70 is composed of an electrical conductor traversed by a direct current.
  • each added pole mass 69 is fixed against the internal circumference of the cylinder head 66 by means of a fixing screw 691 inserted in a through opening 692 formed in the polar mass 69.
  • a fixing screw 691 inserted in a through opening 692 formed in the polar mass 69.
  • the polar masses 69 are separated from an outer periphery of the rotor 9 by an air gap 76 which varies along its circumference.
  • the variation of the air gap 76 which is the subject of the invention is of course greater than the variations of the air gap 76 due to the tolerance intervals involved in the production of the stator 8 and the rotor 9. Indeed, the variation of the gap 76 is at least one millimeter.
  • the air gap 76 is greater between an area of the shoe 73 and the rotor 9 than between a central portion 77 of the pole mass 69 and the rotor 9 where it is for example about 0.65 mm.
  • the increase in the air gap 76 is obtained by discontinuity of the internal faces 74 of the polar masses 69 situated opposite the rotor 9.
  • This discontinuity breaks the regularity of the arc. of a circle defining a part of the internal face 74 of each polar mass 69.
  • the discontinuity is defined by two flat surfaces 80 formed in the development 73 on the side of the longitudinal edges of said development 73.
  • at least one part of the development 73 is not in the extension of the arc defining a portion of the internal face 74 corresponding.
  • a first plane P1 is defined parallel to the axis X of the stator 8 passing through an outer end of a plane surface 80, and a second plane P2 parallel to the axis X passing through an intersection between a circle C1 corresponding to the an arc defining a portion of an inner face 74 and a third plane P3 perpendicular to the first plane P1 passing through said outer end of the flat surface 80.
  • each flat surface 80 is in the first plane P1.
  • each flat surface 80 can be inclined relative to the plane P1, as shown in broken lines.
  • the discontinuity of the inner faces 74 may be obtained by any other shape, such as V-shaped or U-shaped surfaces, sawtooth or crenellated.
  • the discontinuity can be achieved at least in part in the central portion 77 of each polar mass 69.
  • FIGS. 4a and 4b show graphical representations of the evolution of the amplitude A1 of the torque produced by the motor 5 and the amplitude A2 of the opposite of the rotating force as a function of the height of the chamfer corresponding to the gap E between the first P1 and the second plane P2.
  • the relative force represents this is the amplitude of the rotating force at the origin of the noise compared to the force generated without variation of the gap, by absence of without chamfer.
  • an optimum gap E of the gap 76 between 1 is selected. 5 and 2.8mm.
  • the stator comprises a stack of sheets forming the yoke 65 and the different magnetic poles.
  • the surface in which the air gap varies according to the circumference also varies axially.
  • the outer surface 80 varies radially.
  • the outer surface 80 is in a plane intersecting the axis of the rotor.
  • the surface 80 begins at an axial end of the magnetic pole as in the Figure 3 is finished at its other axial end closer to the rotor as represented by the dots identified 80.
  • the gap 76 between a circumferential surface of at least two magnetic poles vis-à-vis a circumferential surface of said rotor and a circle of radius of the outside of the rotor 9 varies by through a groove.
  • This groove may for example be located in the shoulders on the surface facing the rotor.
  • the gap 76 between a circumferential surface of at least two magnetic poles vis-à-vis a circumferential surface of said rotor and a radius circle of the outside of the rotor 9 varies in the central zone 77. In this case, it varies through a groove located on the surface facing the rotor.
  • the width L of the portion forming the variation in this case the groove, measured according to the circumference (a circular arc) of the inner face 74 represents at least 10% of its surface.
  • the sum of the widths L of the plane surface 80 is close to 30% of the length of the surface facing the rotor.
  • the width or sum of the widths of the parts forming the gap variation form more than 5% and less than 40%. Indeed, as can be seen in Figures 4a and 4b if it is too weak it does not produce an effect and if it is too high the effects fade.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

L'invention porte principalement sur un démarreur de moteur thermique pour véhicule automobile comportant une machine électrique tournante (5) munie d'un rotor (9) et d'un stator (8) comportant une pluralité de pôles magnétiques (65) disposés sur une circonférence interne d'une culasse (66), chaque pôle magnétique (65) étant constitué par une masse polaire (69) saillante entourée par un enroulement (70), caractérisé en ce qu'un entrefer (76) séparant ledit rotor (9) des pôles magnétiques (65) dudit stator (8) varie suivant sa circonférence. L'invention a également pour objet une masse polaire (69) correspondante.

Description

DEMARREUR POUR MOTEUR THERMIQUE DE VEHICULE
AUTOMOBILE MUNI D'UNE MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE A INDUCTEUR A POLES SAILLANTS PERFECTIONNE ET MASSE POLAIRE CORRESPONDANTE
L'invention porte sur un démarreur pour moteur thermique de véhicule automobile muni d'une machine électrique tournante à inducteur à pôles saillants perfectionné ainsi que sur la masse polaire correspondante. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les démarreurs de systèmes dits "stop and start" permettant l'arrêt et le redémarrage du moteur thermique du véhicule en fonction notamment des conditions de circulation.
Afin de démarrer un moteur thermique, notamment d'un véhicule automobile, il est connu d'utiliser un démarreur pourvu d'un lanceur capable de transmettre une énergie de rotation du démarreur à un vilebrequin du moteur thermique par l'intermédiaire d'une couronne de démarrage. Ce lanceur est monté sur un arbre d'entraînement. Dans une forme de réalisation, un réducteur de vitesse est intercalé entre cet arbre d'entraînement et l'arbre d'un moteur électrique.
Ce moteur électrique comporte d'une part, un rotor, encore appelé induit et d'autre part, un stator, encore appelé inducteur, monté coaxialement autour du rotor. Le rotor comporte un corps prenant la forme d'un paquet de tôles muni d'encoches délimitées chacune par deux dents successives. Le rotor comporte en outre des fils bobinés dans les encoches pour former le bobinage rotorique.
Le stator présente à l'emplacement de chaque pôle magnétique une masse polaire radialement saillante autour laquelle est bobiné un fil inducteur. Ces masses polaires sont généralement en forme de parallélépipède avec une courbure adaptée au rayon de l'induit afin de laisser un entrefer entre l'induit et les pôles magnétiques faible et constant de manière à rendre la conversion électromagnétique la plus efficace possible. Par ailleurs, le rotor est pourvu d'un collecteur comprenant une pluralité de pièces de contact connectées électriquement aux conducteurs du bobinage rotorique. Un groupe de balais est prévu pour l'alimentation électrique du bobinage, certains balais étant reliés à la masse du démarreur et d'autres étant reliés à une borne électrique d'un contacteur. Les balais viennent frotter sur les lames du collecteur lorsque le rotor est en rotation pour permettre l'alimentation du rotor par commutation du courant électrique.
Une des sources principale de bruit du moteur électrique est la "fréquence balais collecteur" et ses harmoniques. Cette fréquence généralement proche d'un sifflement est le multiple de la fréquence de rotation de l'induit et du nombre de lames du collecteur (et donc du nombre de dents du rotor). Cette source a deux origines: une mécanique due aux frottements des balais sur le collecteur de l'induit, l'autre électromagnétique.
En effet, le rotor est soumis à des forces électromagnétiques qui comportent des composantes tangentielles (qui sont à l'origine de la rotation de l'induit), mais aussi des composantes radiales correspondant à une force dite "tournante" qui sont susceptibles de créer des déformations des pièces sur lesquelles elles s'appliquent, notamment les pôles et la culasse du moteur du démarreur. Ces déformations sont ensuite à l'origine du bruit qui peut être d'autant plus fort que le couple fourni par le démarreur est important.
L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un démarreur pour moteur thermique de véhicule automobile comportant une machine électrique tournante munie d'un rotor et d'un stator comportant une pluralité de pôles magnétiques disposés sur une circonférence interne d'une culasse, chaque pôle magnétique est saillant par rapport à la culasse entourée par un enroulement , et en ce qu'un entrefer axiale entre une surface circonférentielle d'au moins deux pôles magnétiques en vis-à-vis d'une surface circonférentielle dudit rotor et un cercle de rayon de l'extérieur du rotor varie d'au moins 1 mm.
La variation de l'entrefer permet ainsi de minimiser la force tournante et donc le bruit résultant lors de l'actionnement du démarreur, et cela sans dégrader de manière significative le couple produit par le moteur électrique. On entend par culasse, la partie du stator permettant de passer un flux entre deux pôles magnétiques.
Selon un mode de réalisation, chaque pôle magnétique est constitué par une masse polaire montée contre la culasse du stator.
Selon un autre mode de réalisation le stator comprend un empilement de tôles formant la culasse et les différents pôles magnétiques.
Selon un mode de réalisation le pôle magnétique comporte une rainure formant la variation de l'entrefer.
Selon un mode de réalisation l'entrefer varie d'au moins 1 mm sur une extrémité circonférentielle de sa surface circonférentielle.
Selon un autre mode de réalisation, la surface dans lequel l'entrefer varie suivant la circonférence varie également axialement.
Selon une réalisation, chaque masse polaire comportant un épanouissement, ledit entrefer est plus grand entre une zone dudit épanouissement et ledit rotor que entre une portion centrale du pôle magnétique et ledit rotor.
Selon une réalisation, une augmentation dudit entrefer est obtenue par une discontinuité d'une face interne d'au moins un pôle magnétique située en vis- à-vis dudit rotor.
Selon une réalisation, la discontinuité est définie par au moins une surface plane ménagée dans la face interne d'un pôle magnétique.
Selon une réalisation, ladite surface plane est ménagée dans ledit épanouissement.
Selon une réalisation, on définit un premier plan parallèle à un axe dudit stator passant par une extrémité externe de ladite surface plane, un deuxième plan parallèle audit axe dudit stator passant par une intersection entre un cercle correspondant à un arc de cercle définissant une partie d'une face interne d'un pôle magnétique et un troisième plan perpendiculaire au premier plan passant par ladite extrémité externe de ladite surface plane, l'écart entre le premier et le deuxième plans correspondant à une hauteur de chanfrein ménagé dans ledit épanouissement étant compris entre 1 .5mm et 2.8mm.
Cela permet de minimiser le bruit généré par le moteur électrique du démarreur tout en conservant un couple moteur efficace pour les deux cas de fonctionnement du démarreur (démarrage classique du véhicule dont le moteur thermique est froid et redémarrage du moteur thermique déjà chaud en mode "stop and start").
Selon une réalisation, ladite surface plane se situe sensiblement dans le premier plan.
Selon une réalisation, lesdites masses polaires sont rapportées par rapport à ladite culasse dudit stator. On facilite ainsi le montage du stator.
Selon une réalisation, ledit démarreur est configuré pour fonctionner à un courant de l'ordre de 600A pour un démarrage à froid du moteur thermique ou un courant de l'ordre de 250A pour un démarrage du moteur thermique en mode d'arrêt et de redémarrage du moteur thermique.
Selon une réalisation, ledit rotor comporte 19 encoches destinées à recevoir des conducteurs pour la formation d'un bobinage rotorique.
L'invention a également pour objet une masse polaire appartenant à un inducteur de moteur électrique de démarreur de véhicule automobile caractérisée en ce qu'elle comporte une face interne destinée à être située en regard d'un rotor dudit moteur électrique présentant une discontinuité rompant une régularité d'un arc de cercle définissant une partie de ladite face interne.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention.
La figure 1 montre une vue en coupe longitudinale d'un démarreur de moteur thermique selon la présente invention; La figure 2 représente selon un premier mode de réalisation, une vue schématique en coupe transversale du moteur électrique utilisé avec le démarreur selon la présente invention;
La figure 3 montre selon un premier mode de réalisation une vue détaillée de côté d'une masse polaire utilisée avec le moteur électrique du démarreur selon la présente invention;
Les figures 4a et 4b montrent respectivement des représentations graphiques des évolutions relatives du couple moteur et de l'amplitude de la force tournante à l'origine du bruit, en fonction de la hauteur d'un chanfrein ménagé dans la masse polaire pour un courant de batterie de l'ordre de 600A et de 250A.
La figure 5 représente selon un autre mode de réalisation, une vue détaillée de côté d'une masse polaire utilisée avec le moteur électrique du démarreur selon la présente invention;
Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. Dans la description, on entend par pôle magnétique et masse magnétique, un pôle et respectivement une masse magnétique du stator.
En référence à la figure 1 , le démarreur 1 selon l'invention comporte un arbre d'entraînement 2, un lanceur 3 monté sur l'arbre 2 et un moteur électrique 5 décrit plus en détails ci-après composé d'un stator inducteur 8 et d'un rotor 9 induit montés de manière coaxiale suivant un axe X. Le stator 8 entoure le rotor 9 solidaire d'un arbre 14. Le moteur 5 comporte une carcasse 10 montée sur un support métallique 12 du démarreur 1 destiné à être fixé sur une partie fixe du véhicule automobile.
Un réducteur de vitesse 13 à engrenages de type train épicycloïdal est de préférence intercalé entre une extrémité arrière de l'arbre d'entraînement 2 et l'arbre 14 du moteur électrique 5. Des balais 17 frottent sur des lames conductrices 1 8 d'un collecteur 20 pour alimenter le bobinage rotorique. Les balais 17 appartiennent à un porte- balais 23 équipé de cages de guidage et de réception des balais 17. Ces balais 17 sont sollicités en direction des lames conductrices 18 par des moyens élastiques 25 de type ressort. Le porte-balais 23 est solidaire d'un flasque arrière 24 présentant dans la partie centrale un logement pour le montage d'un roulement à aiguilles. Le palier du flasque arrière 24 sert au montage à rotation d'une extrémité de l'arbre 14 du moteur électrique 5.
Le démarreur 1 comporte également un contacteur électromagnétique 29 s'étendant parallèlement au moteur électrique 5 en étant implanté radialement au-dessus de celui-ci. Le contacteur 29 présente une cuve métallique 30 portée par le support 12, et équipée d'une bobine d'excitation 33 dotée d'au moins un enroulement. Un épaulement de la cuve 30 permet d'assurer le calage axial d'un noyau fixe 34.
Des bornes 37, 38 sont conformées pour former chacune un contact fixe à l'intérieur de la cuve 30. L'une des bornes 37 est destinée à être reliée à la borne positive de la batterie du véhicule, l'autre borne 38 est connectée à l'entrée du bobinage inducteur du stator 8 et aux balais 17 de polarités positives. De manière connue, lors de l'excitation de la bobine 33, un noyau mobile 40 est attiré par attraction magnétique en direction du noyau fixe 34 pour, d'une part, agir après rattrapage d'un jeu sur une tige 41 portant un contact mobile 42 pour provoquer la fermeture des contacts du contacteur 29 et alimenter le moteur électrique 5 du démarreur 1 , et d'autre part, actionner un levier de commande 45 du lanceur 3.
L'arbre d'entraînement 2 est monté rotatif dans un palier avant 46 du support 12. Ce palier 46 est constitué à titre d'exemple par un roulement à aiguille ou en variante par un palier lisse. Cet arbre 2 porte à l'avant une butée 48 adjacente au palier 46 pour limiter le déplacement du lanceur 3.
Le lanceur 3 est monté coulissant sur l'arbre d'entraînement 2, et comporte un pignon d'entraînement 50, un entraîneur 51 configuré pour être actionné par le levier de commande 45 pivotant, et un dispositif à roue libre 52 par exemple du type à galets installé entre l'entraîneur 51 et le pignon 50. L'extrémité supérieure du levier 45 est montée de manière connue à articulation sur une tige reliée élastiquement au noyau mobile 40 via un ressort, dit ressort dent contre dent, logé dans le noyau mobile 40.
De manière connue, l'entraîneur 51 est doté intérieurement de cannelures hélicoïdales en prise de manière complémentaire avec des dentures hélicoïdales externes portées par l'arbre d'entraînement 2. Le lanceur 3 est ainsi animé d'un mouvement hélicoïdal lorsqu'il est déplacé par le levier 45 en direction de la butée 48 pour venir, par l'intermédiaire de son pignon 50, en prise avec la couronne de démarrage d'un moteur thermique 5 (non représentée).
Il est clair que le dispositif à roue libre 52 peut être remplacé par un dispositif à embrayage conique ou un embrayage muni de plusieurs disques de friction, comme décrit dans le document FR2978500. De même, il est clair que le lanceur 3 en variante est implanté à l'extérieur du support 12.
Dans le mode de réalisation de la figure 2, le rotor 9 comporte un corps 58 prenant la forme d'un paquet de tôles muni d'encoches 59 délimitées chacune par deux dents 61 successives. Le corps 58 comporte une ouverture centrale traversante 91 permettant le montage sur l'arbre 14 par exemple par emmanchement à force. Le rotor 9 comporte en outre des fils bobinés dans les encoches 59 pour former le bobinage rotorique 63. Ce bobinage 63 est en liaison avec les lames conductrices 18 du collecteur 20 solidaire de l'arbre du moteur électrique 5. En l'occurrence, le rotor 9 comporte K=19 dents soit 19 lames conductrices. Le rotor 9 présente par exemple un diamètre externe de l'ordre de 49.7mm.
Le stator 8 comprend une pluralité de pôles magnétiques 65 disposés sur une circonférence interne d'une culasse 66. Chaque pôle 65 est constitué par une masse polaire 69 saillante en forme globale de parallélépipède entourée par un enroulement 70. Chaque enroulement 70 est retenu radialement par un épanouissement 73 de la masse polaire 69. L'axe Y de chaque enroulement 70 est radial par rapport à l'axe X du stator 8. Le bobinage inducteur comporte ici deux paires d'enroulements 70 Nord et Sud qui sont enroulés chacun autour d'une masse polaire 69 solidaire de la culasse 66. Chaque enroulement 70 est composé d'un conducteur électrique parcouru par un courant continu.
Comme cela est visible sur la figure 1 , chaque masse polaire 69 rapportée est fixée contre la circonférence interne de la culasse 66 au moyen d'une vis 691 de fixation insérée dans une ouverture traversante 692 ménagée dans la masse polaire 69. On pourra par exemple se référer au document FR261 1096 pour plus de détails sur la manière dont les masses polaires 69 sont fixées sur la culasse 66.
Les masses polaires 69 sont séparées d'une périphérie externe du rotor 9 par un entrefer 76 qui varie suivant sa circonférence. La variation de l'entrefer 76 dont il est question dans l'invention est bien entendu supérieure aux variations de l'entrefer 76 dues aux intervalles de tolérance intervenant dans la réalisation du stator 8 et du rotor 9. En effet, la variation de l'entrefer 76 est d'au moins un millimètre. De préférence, l'entrefer 76 est plus grand entre une zone de l'épanouissement 73 et le rotor 9 que entre une portion centrale 77 de la masse polaire 69 et le rotor 9 où il vaut par exemple environ 0.65mm.
Comme cela est bien visible sur la figure 3, l'augmentation de l'entrefer 76 est obtenue par discontinuité des faces internes 74 des masses polaires 69 situées en vis-à-vis du rotor 9. Cette discontinuité rompt la régularité de l'arc de cercle définissant une partie de la face interne 74 de chaque masse polaire 69. En l'occurrence, la discontinuité est définie par deux surfaces planes 80 ménagées dans l'épanouissement 73 du côté des bords longitudinaux dudit épanouissement 73. Ainsi, au moins une partie de l'épanouissement 73 ne se trouve pas dans le prolongement de l'arc de cercle définissant une partie de la face interne 74 correspondante.
On définit un premier plan P1 parallèle à l'axe X du stator 8 passant par une extrémité externe d'une surface plane 80, et un deuxième plan P2 parallèle à l'axe X passant par une intersection entre un cercle C1 correspondant à l'arc de cercle définissant une partie d'une face interne 74 et un troisième plan P3 perpendiculaire au premier plan P1 passant par ladite extrémité externe de la surface plane 80. De préférence, chaque surface plane 80 se situe dans le premier plan P1 . Alternativement, chaque surface plane 80 pourra être inclinée par rapport au plan P1 , comme cela est représenté en traits discontinus.
En variante, la discontinuité des faces internes 74 pourra être obtenue par toute autre forme, telle que des surfaces en forme en V ou en U, en dents de scie ou en créneaux. En variante, la discontinuité pourra être réalisée au moins en partie dans la portion centrale 77 de chaque masse polaire 69.
Les figures 4a et 4b montrent des représentations graphiques de l'évolution de l'amplitude A1 du couple produit par le moteur 5 et de l'amplitude A2 de l'opposé de la force tournante en fonction de la hauteur du chanfrein correspondant à l'écart E entre le premier P1 et le deuxième plan P2. La force relative représente c"est l'amplitude de la force tournante à l'origine du bruit comparée à la force générée sans variation de l'entrefer, par absence de sans chanfrein.
En l'occurrence, la force tournante à l'origine du bruit, est la force apparaissant à K=19 fois la fréquence de rotation du rotor 9 qui est à l'origine du bruit généré par le moteur électrique 5 en fonctionnement. Les courbes des figures 4a et 4b ont été obtenues pour un courant IB délivré par la batterie correspondant respectivement à un démarrage classique à froid du moteur thermique (IB=600A) et à un redémarrage du moteur thermique du véhicule en mode "stop and start" (IB=250A).
Afin d'obtenir un compromis optimum entre la réduction de la force tournante afin de minimiser le bruit et une dégradation limitée du couple moteur qui décroît avec la hauteur E du chanfrein, on sélectionne un écart E optimum de l'entrefer 76 compris entre 1 .5 et 2.8mm.
Selon un autre mode de réalisation, le stator comprend un empilement de tôles formant la culasse 65 et les différents pôles magnétiques.
Selon un autre mode de réalisation la surface dans lequel l'entrefer varie suivant la circonférence varie également axialement. Par exemple la surface externe 80 varie radialement. Selon un mode de réalisation, la surface externe 80 est dans un plan coupant l'axe du rotor. Par exemple la surface 80 commence à une extrémité axiale du pôle magnétique comme dans la figure 3 est fini à son autre extrémité axiale plus proche du rotor comme représenté par les pointillés identifiée 80.
On minimise ainsi le bruit généré par le moteur électrique 5 du démarreur 1 tout en conservant un couple moteur efficace pour les deux cas de fonctionnement du démarreur 1 (démarrage classique du véhicule dont le moteur thermique est froid et redémarrage du moteur thermique déjà chaud en mode "stop and start").
Selon un mode de réalisation non représenté, l'entrefer 76 entre une surface circonférentielle d'au moins deux pôles magnétiques en vis-à-vis d'une surface circonférentielle dudit rotor et un cercle de rayon de l'extérieur du rotor 9 varie par le biais d'une rainure. Cette rainure peut par exemple être située dans les épaulements sur la surface en vis-à-vis du rotor.
Selon un autre mode de réalisation représentée sur la figure 5, l'entrefer 76 entre une surface circonférentielle d'au moins deux pôles magnétiques en vis-à-vis d'une surface circonférentielle dudit rotor et un cercle de rayon de l'extérieur du rotor 9 varie dans la zone centrale 77. En l'occurrence, il varie par le biais d'une rainure située sur la surface en vis-à-vis du rotor.
Bien entendu cette rainure peut varier de profondeur sur sa longueur.
Dans ce mode de réalisation, la largeur L de la partie formant la variation en l'occurrence la rainure, mesurée selon la circonférence (un arc de cercle) de la face interne 74 représente au moins 10% de sa surface.
Dans le premier mode de réalisation représentée sur la figure 3, la somme des largeurs L de la surface plane 80 est proche de 30% de la longueur de la surface en vis-à-vis du rotor.
Dans ces modes de réalisations, il est préférable que la largeur ou la somme des largeurs des parties formant la variation de l'entrefer forme plus que 5% et moins que 40%. En effet, comme on peut le voir sur les figures 4a et 4b si c'est trop faible ça ne produit pas d'effet et si c'est trop haut les effets s'estompent.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Démarreur (1 ) pour moteur thermique de véhicule automobile comportant une machine électrique tournante (5) munie d'un rotor (9) et d'un stator (8) comportant une pluralité de pôles magnétiques (65) disposés sur une circonférence interne d'une culasse (66), chaque pôle magnétique (65) est saillant par rapport à la culasse entourée par un enroulement (70), caractérisé en ce qu'un entrefer (76) entre une surface circonférentielle d'au moins deux pôles magnétiques en vis-à-vis d'une surface circonférentielle dudit rotor et un cercle de rayon de l'extérieur du rotor (9) varie d'au moins 1 mm.
2. Démarreur selon la revendication 1 , dans lequel chaque pôle magnétique est constitué par une masse polaire (69) monté contre la culasse du stator.
3. Démarreur selon la revendication 1 , dans lequel le stator comprend un empilement de tôles formant la culasse (65) et les différents pôles magnétiques.
4. Démarreur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une portion centrale autour duquel la bobine est enroulée et deux épanouissements (73) de part et d'autre de la zone centrale (77), dans lequel l'entrefer entre une surface circonférentielle d'au moins deux pôles magnétiques en vis-à-vis d'une surface circonférentielle dudit rotor et un cercle de rayon de l'extérieur du rotor (9) varie entre 1 mm et la profondeur (P) comprise mesurée entre le rayon externe d'un des épanouissements et le rayon interne de ce même épanouissement (73).
5. Démarreur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le pôle magnétique comporte une rainure formant la variation de l'entrefer.
6. Démarreur selon la revendication précédente, dans lequel la rainure est située dans la surface en vis-à-vis du rotor et dans la portion centrale située entre les deux épanouissements (73).
7. Démarreur selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'entrefer varie d'au moins 1 mm sur une extrémité circonférentielle de sa surface circonférentielle.
8. Démarreur selon l'une des revendications 1 à 4 et selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque pôle magnétique (69) comportant un épanouissement (73), ledit entrefer (76) est plus grand entre une zone dudit épanouissement (73) et ledit rotor (9) que entre une portion centrale (77) du pôle magnétique (69) et ledit rotor (9).
9. Démarreur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une augmentation dudit entrefer (76) est obtenue par une discontinuité d'une face interne (74) d'au moins un pôle magnétique (69) situé en vis-à-vis dudit rotor.
10. Démarreur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la discontinuité est définie par au moins une surface plane (80) ménagée dans la face interne (74) de pôle magnétique (69).
1 1 . Démarreur selon les revendications 8 et 10, caractérisé en ce que ladite surface plane (80) est ménagée dans ledit épanouissement (73).
12. Démarreur selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que on définit un premier plan (P1 ) parallèle à un axe (X) dudit stator (8) passant par une extrémité externe de ladite surface plane (80), un deuxième plan (P2) parallèle audit axe (X) dudit stator (8) passant par une intersection entre un cercle (C1 ) correspondant à un arc de cercle définissant une partie d'une face interne (74) d'un pôle magnétique (69) et un troisième plan (P3) perpendiculaire au premier plan (P1 ) passant par ladite extrémité externe de ladite surface plane (80), et en ce que l'écart entre le premier (P1 ) et le deuxième (P2) plans correspondant à une hauteur de chanfrein ménagé dans ledit épanouissement (73) est compris entre 1 .5mm et 2.8mm.
13. Démarreur selon les revendications 1 1 et 12, caractérisé en ce que ladite surface plane (80) se situe sensiblement dans le premier plan (P1 ).
14. Démarreur selon l'une quelconque des revendications 1 à
13, caractérisé en ce que ledit rotor (9) comporte 19 encoches destinées à recevoir des conducteurs pour la formation d'un bobinage rotorique (63).
15. Démarreur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la surface dans lequel l'entrefer varie suivant la circonférence varie également axialement.
16. Masse polaire (69) appartenant à un inducteur de moteur électrique (5) de démarreur de véhicule automobile caractérisée en ce qu'elle comporte une face interne destinée à être située en regard d'un rotor (9) dudit moteur électrique (5) présentant une discontinuité rompant une régularité d'un arc de cercle définissant une partie de ladite face interne (80).
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