ES2314060T3 - Maquina rotativa electrica, en especial alternador para vehiculo automovil. - Google Patents
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Abstract
Máquina eléctrica rotativa del tipo que comprende un estátor (12) con unos arrollamientos, un rotor (13) provisto de un árbol rotativo (15), un palier delantero y un palier trasero, en los cuales está montado rotativo el árbol de rotor, una disposición de rectificación de la corriente producida por la máquina eléctrica rotativa, que comprende una pluralidad de diodos positivos soportados por un disipador de calor en forma general de placa de soporte y una pluralidad de diodos negativos soportados por unos medios de soporte en forma de placa que forman ventajosamente parte del palier trasero, estando estas placas axialmente yuxtapuestas fijadas al palier trasero, y un dispositivo de refrigeración por circulación de una corriente axial de un fluido de refrigeración a través de unas aberturas axiales en dichas placas, estando al menos determinadas aberturas en la placa (9) de soporte de los diodos positivos (8) provistas de un gran número de nervaduras de refrigeración que presentan la forma de aletas (118, 119) sobre la placa de soporte, estando una abertura (120) de paso del fluido de refrigeración prevista entre cada par de aletas adyacentes (118, 119), caracterizada por el hecho de que un grupo de estas aletas se extienden sensiblemente hasta la periferia externa de la placa (9) de soporte de los diodos positivos y por el hecho de que unos diodos positivos (8) están cada uno rodeados por una pluralidad de aletas de este grupo que están dirigidas hacia este diodo.
Description
Máquina rotativa eléctrica, en especial
alternador para vehículo automóvil.
La invención se refiere a una máquina eléctrica
rotativa, en especial a un alternador para vehículo automóvil, del
tipo que comprende un palier delantero y un palier trasero sobre los
cuales están fijados unos arrollamientos de estátor y en los cuales
está montado rotativo un árbol de rotor, una disposición de
rectificación que comprende una pluralidad de diodos positivos
soportados por un disipador de calor en forma general de placa de
soporte y una pluralidad de diodos negativos soportados por un
elemento de soporte en forma de placa, estando estas placas
axialmente yuxtapuestas fijadas sobre el palier trasero, y un
dispositivo de refrigeración por circulación de una corriente axial
de un fluido de refrigeración, como por ejemplo aire, a través de
las aberturas axiales en dichas placas, estando al menos
determinadas aberturas de la placa de soporte de los diodos
positivos provistas de nervaduras de refrigeración. Ventajosamente
la placa de soporte de los diodos negativos forma parte del palier
trasero.
Una máquina eléctrica de este tipo se describe
en el documento DE-A-19705228. Las
aberturas que están practicadas en la placa de soporte de los
diodos positivos comprenden cinco aberturas de una extensión angular
importante, dos de las cuales son de forma general trapezoidal.
Estas aberturas trapezoidales están rodeadas cada una de una
nervadura que sobresale axialmente de la placa.
Este dispositivo de refrigeración de aberturas
axiales asegura efectivamente una refrigeración más eficaz que los
dispositivos de refrigeración sin aberturas axiales, pero sin
embargo no es del todo satisfactoria.
Lo mismo ocurre con el dispositivo de
refrigeración descrito en el documento
US-A-5,646,838.
En este documento, la placa de soporte de los
diodos positivos comprende un número elevado de nervaduras que
presentan la forma de aletas que se extienden sensiblemente
radialmente sobre la placa; estando prevista una abertura de paso
de aire de refrigeración entre cada par de aletas adyacentes. Las
aletas se extienden a partir del borde interno de la placa de
soporte y están distanciadas de la periferia externa de la placa y
de los diodos positivos; siendo la placa más espesa al nivel de las
aletas.
La presente invención tiene como objetivo
mejorar la refrigeración de una máquina rotativa del tipo indicado
más arriba.
Para alcanzar este objetivo, la máquina de la
invención tiene las características descritas en la reivindicación
1.
Según otra característica de la invención, al
menos dos diodos positivos están dispuestos cerca de la periferia
exterior de la placa de soporte de los diodos positivos y unas
segundas aletas se extienden hasta los llamados diodos a proximidad
de estos. Gracias a esta disposición, las aberturas pueden ser
dispuestas radialmente por debajo de los diodos y el espesor de la
placa puede aumentarse al nivel de los diodos para refrigerarlos
mejor. Además las segundas aletas contribuyen a la
refrigeración.
Según otra característica de la invención, las
aberturas en la placa de soporte de los diodos positivos
constituyen, con las aletas que las delimitan, unos canales de
circulación acelerada del aire de refrigeración.
Ventajosamente, al menos una primera aleta está
a proximidad de un diodo positivo para refrigerarlo aún mejor.
Ventajosamente la máquina eléctrica rotativa
comprende una parte de tapa que comprende al nivel de las aletas de
la placa de soporte de los diodos positivos unas aberturas radiales
correspondientes a las de la placa de soporte de los diodos
positivos.
Estas aberturas están delimitadas por unos
bandas de materia o nervaduras radiales estrechas. El espesor de
estas nervaduras es función del espesor de las aletas; estando las
nervaduras dispuestas por debajo de las aletas. Se obtiene una
comunicación entre las aberturas de la tapa y las de la placa de
soporte de los diodos positivos.
Las aberturas de la tapa tienen una extensión
radial superior a las de la placa de soporte de los diodos
positivos.
Ventajosamente, las aberturas de la tapa se
dividen en dos a favor de la banda de materia o nervaduras
coaxiales, es decir circunferenciales. Una primera parte de las
aberturas de la tapa está frente a unas aberturas de paso de la
placa de soporte de los diodos positivos, estando la segunda parte
de las aberturas implantada en la periferia externa de la tapa.
La invención se entenderá mejor y otros
objetivos, características, detalles y ventajas de esta aparecerán
más claramente con la descripción explicativa siguiente hecha con
referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos ofrecidos únicamente
a título de ejemplo, que ilustra un modo de realización de la
invención y en los cuales:
- la figura 1 es una vista en perspectiva de una
disposición de rectificación conocida, montada sobre el palier
trasero de un alternador para vehículo automóvil;
- la figura 2 es una vista axial de la cara
interna del palier según la figura 1;
- la figura 3 es una vista en sección axial de
una máquina eléctrica rotativa bajo la forma de un alternador
dotado de una disposición de rectificación según la invención;
- la figura 4 es una vista en perspectiva
parcial de la disposición de rectificación de la figura 3 sin la
tapa;
- la figura 5 es una vista en perspectiva de un
disipador de calor de la disposición de rectificación según la
figura 4;
- la figura 6 es una vista desde debajo del
disipador según la figura 5;
- la figura 7 es una vista en planta de una
placa intermedia aislante de la disposición de rectificación según
la
figura 4;
figura 4;
- la figura 8 es una vista en perspectiva, de
una tapa de protección destinada a coronar la disposición de
rectificación según la figura 4, y
- la figura 9 es una vista en perspectiva de un
palier trasero de alternador, con tapa de protección integrado,
según otro modo de realización de la invención.
Para facilitar la comprensión de la invención y
el contexto en la que se inscribe, se describirá ante todo, con
referencia a las figuras 1 y 2, la estructura general clásica de una
disposición de rectificación y su disposición en un alternador
polifásico para vehículo automóvil del tipo descrito por ejemplo en
el documento EP-B-0515259
(US-A-5270605) al cual se podrá
recurrir para más detalles.
Tal como lo muestren la figura 1, una
disposición de rectificación indicada con el número de referencia 1
está fijada al palier trasero 16 del alternador. Este palier trasero
lleva, en el alternador, con un palier delantero adecuado, el árbol
de rotor y el estátor del alternador. Estos palieres pertenecen a un
cárter de soporte fijo del alternador destinado a ser fijado a una
parte fija del vehículo automóvil. Es por esta razón que el palier
16 presenta una oreja. Estos palieres son eléctricamente conductores
y están hechos clásicamente a base de aluminio y conectados a la
masa. El estátor comprende un cuerpo de estátor en el cual están
fijados los arrollamientos de estátor cuyas salidas están
conectadas a la disposición de rectificación que se describe a
continuación. El palier trasero 16 presenta la forma general de una
copela que comprende una parte que forma una plataforma central 3
de orientación transversal y un reborde anular exterior 4 de
orientación axial que comprende unas aberturas laterales 5 de
salida del aire de refrigeración que ha sido aspirado por un
ventilador interno combinado con el rotor del alternador visible en
la figura 3.
El palier 16 comprende un alma cilíndrica
central 6 de alojamiento, mediante un rodamiento de bolas, del
árbol de rotor. La plataforma 3 está provista alrededor del alma 6
de aberturas de entrada de aire 7 destinadas al paso del aire de
refrigeración del alternador.
La disposición de rectificación comprende tres
pares de diodos positivos y negativos, estando repetido un diodo
positivo. Los diodos son del tipo de cuerpo cilíndrico que
constituye un borne de conexión, mientras que el segundo borne está
constituido por una cola que se extiende axialmente a partir de este
cuerpo. Para una reducción de la ocupación de espacio axial, los
diodos positivos y negativos están montados pies con cabeza,
penetrando las colas de los diodos positivos en las aberturas 7. Los
diodos positivos indicados en 8 son fijados a presión por su cuerpo
cilíndrico en un soporte-disipador de calor en forma
general de una placa 9. Los diodos negativos 10 están fijados a
presión por su cuerpo cilíndrico en la zona anular de la plataforma
3 del palier trasero 16, que rodea el tramo que comprende las
aberturas mencionadas más arriba 7. Las colas indicadas por 111 de
los diodos negativos atraviesan unos agujeros 111' practicados en la
placa soporte 9 de los diodos positivos 8. Esta placa 9 está
separada de la plataforma 3 del palier 16 por un cuerpo en forma
general de placa 13 de un material eléctricamente aislante,
sobremoldeado sobre un conjunto de conductores planos. Esta placa
13 es llamada conector y, gracias a sus conductores planos, forma
con los diodos positivos y negativos un puente rectificador para
rectificar la corriente en la salida de los arrollamientos del
estátor. Estos arrollamientos están dispuestos para formar las
fases de estátor y comprenden unos conductores eléctricos
conectados a la placa 13. Así, el número de referencia 114 indica
los elementos en forma de prensa-hilos para el paso
de estos conductores destinados a unir las fases y el neutro del
estátor trifásico del alternador con la disposición de
rectificación. La placa 9 de soporte de los diodos positivos 8 y la
placa intermedia aislante 13 están axialmente yuxtapuestas y
fijadas a un aislante eléctrico por unos tornillos 115 al palier
16. Para completar la descripción, unos números de referencia 116 y
117 indican respectivamente el dispositivo electrónico de
regulación del alternador y el borne de salida del alternador que
está conectado al soporte disipador 9 y a la red de a bordo del
vehículo automóvil, así como al borne positivo de la batería. La
placa 9 es metálica. Obviamente una tapa de materia plástica cubre
la disposición de rectificación 1. Esta tapa está adaptada para
permitir una circulación del aire ya está fijada al palier trasero.
Una tal tapa es visible en las figuras 3 y 8 y también tiene forma
de copela.
Con referencia a las figuras 3 a 9, se
describirán a continuación las medidas constructivas propuestas,
según la invención, para optimizar la refrigeración de la
disposición de rectificación. Se utilizarán las mismas referencias
para los elementos idénticos o similares a los mostrados en las
figuras 1 y 2. La disposición de rectificación 1 según la invención
es ventajosamente aplicable a los alternadores de vehículos
automóviles o a las máquinas eléctricas de tipo
"alterno-arrancadores" ya de por sí conocidos,
que pueden funcionar alternativamente como motor eléctrico, en
especial como motor de arranque o como alternador. Para más
detalles, se puede recurrir a la solicitud
FR-0003131 presentada el 10 de marzo de 2000 y
publicada con el número FR-A-2 806
223 o al documento WO 01/69762. Este
alterno-arrancador tiene la estructura de un
alternador clásico y presenta unos medios de seguimiento de la
rotación del rotor, ventajosamente de tipo magnético, para inyectar
corriente en el devanado del estátor en el momento deseado, cuando
la máquina funciona en modo motor de arranque.
Se ha representado en la figura 3 un alternador
10 compacto con ventiladores internos 102, 104 dotado de una
disposición de rectificación según la invención.
Este alternador, aquí del tipo multifásico, está
constituido principalmente por un cárter de soporte en dos
porciones 16, 18 agujereadas para la circulación del aire. El cárter
lleva interiormente dos elementos principales que son el estátor 12
y el rotor 13, tal como se describe por ejemplo en el documento US A
527 605 (EP B 0 515 259) al cual se podrá recurrir para más
detalles.
El estátor 12 rodea el rotor 13, que es
solidario de un árbol 15 sobre cuyo extremo trasero están fijados
dos anillos colectores 17, mientras que una polea (no referenciada)
es solidaria del extremo delantero del árbol 15. Esta polea está
destinada a recibir una correa que forma parte de un dispositivo de
transmisión de movimiento accionado por el motor de combustión
interna del vehículo automóvil. El eje X-X
constituye el eje del árbol 15 y el eje de simetría axial del
alternador.
El estátor 12 está compuesto por un cuerpo 19
que está aquí constituido principalmente por un apilamiento axial
de chapas transversales en hierro dulce. De manera conocida de por
sí, las chapas del estátor 12 comprenden cada una unas muescas para
la formación de ranuras, aquí axiales. Estas muescas desembocan en
la periferia interna del cuerpo 19 de forma cilíndrica.
Las muescas se extienden radialmente hacia el
exterior y reciben unas patillas axiales eléctricamente conductoras
de un devanado eléctrico de inducido 23. Las ranuras están
semi-cerradas hacia el interior tal como se ve por
ejemplo en el documento FR A 2 603 429.
El devanado eléctrico 23 está constituido, para
cada fase del alternador, o por ejemplo por enrollamiento en
espiras de un hilo eléctricamente conductor, aquí un hilo de cobre,
revestido por al menos una capa de material aislante eléctrico, por
ejemplo un poliéster de dos capas, una del tipo poliimida, la otra
del tipo poliamida imida.
Una hoja aislante eléctrica está interpuesta en
cada muesca del cuerpo 19 del estátor 12 entre el devanado
eléctrico 23 y el cuerpo 19 del estátor 12.
Esta hoja aislante inmovilizada, descrita en el
documento WO 02/29958, para reducir los ruidos y el nivel sonoro
del alternador 10, permite disminuir o suprimir los riesgos de
corto-circuito entre el devanado 23 y el cuerpo
19.
Debido al enrollamiento del hilo eléctricamente
conductor, el devanado 23 comprende entonces en cada muesca del
cuerpo 19 del estátor 12 un haz de elementos eléctricamente
conductores, que atraviesan axialmente las muescas del cuerpo 19 y
que se prolongan por el exterior del cuerpo 19 mediante unas
patillas de unión que forman unos moños 39 que se extienden
sobresaliendo de parte y otra de este cuerpo 19 conforme a la figura
3.
Como variante, recurre a unas horquillas de
sección circular o rectangular montadas en las muescas que forman
las ranuras axiales del estátor 12 tal como se describe en el
documento WO-92/06527. Como variante, cuatro
elementos eléctricamente conductores, tales como unas horquillas de
sección rectangular en forma de U, están montadas radialmente en
superposición por muesca tal como se describe en el documento
FR-A-2 819 117. En todos los casos,
el estátor 12 presenta unos arrollamientos que constituyen el
devanado 23. Estos arrollamientos de estátor están fijados a las
porciones 16, 18 que se describen a continuación.
El rotor 13 inductor es aquí un rotor de garras
del tipo Lundel, que está constituido por un devanado eléctrico 62
cilíndrico que está montado entre dos plataformas 64 y 66 metálicas
que comprenden cada una unas garras 68 y 70 respectivamente, que se
extienden axialmente en dirección de la otra plataforma 66 y 64.
Cada conjunto plataforma-garras constituye una
rueda polar, aquí de acero magnético. Un núcleo 67, aquí también de
acero magnético, está intercalado axialmente entre las plataformas
66, 64 para llevar el devanado 62. El núcleo 67 es de forma anular
de orientación axial estando aquí en forma de una arandela gruesa.
Este núcleo 67 es distinto de las ruedas polares para facilitar el
enrollamiento del elemento eléctricamente conductor sobre el núcleo
67 sin que las garras 68, 70 molesten. Cada rueda polar está fijada
al árbol 15 a favor de partes moldeadas del árbol, una de las
cuales sirve para la fijación del núcleo 67. Las garras 68 y 70
están separadas angularmente una con respecto a la otra de manera
que una garra 68 de la plataforma 64 se interpone entre dos garras
70 adyacentes de la plataforma 66, e inversamente. Las garras
presentan unos chaflanes (no referenciados) para reducir los ruidos
magnéticos, como se describe en el documento
EP-B-0.515.259.
El alternador es aquí de ventilación interna,
llevando cada plataforma 64, 66 un ventilador respectivamente 102,
104 adyacente al tramo 16, 18 implicado del cárter. Cada tramo 18,
16 de cárter 12 está agujereado para la circulación del aire y
lleva centralmente un palier bajo la forma de un rodamiento de bolas
respectivamente 105, 106 para soporte respectivamente del extremo
delantero y trasero del árbol 15. Así, uno 18 de estos tramos 16,
18 es llamado palier delantero (el adyacente a la polea) y el otro
16 palier trasero. Se notará que esta polea está fijada por una
tuerca al extremo delantero fileteado del árbol 15. En la parte
superior de la figura 3 un tirante de sección en forma de escuadra
está intercalado entre el anillo interno del rodamiento 105 y la
polea. En la parte inferior de esta figura 3, el tirante está
integrado en la polea, lo cual permite reducir aún más la ocupación
de espacio axial.
Los palieres 16, 18 tienen una forma hueca y
comprenden cada uno un fondo en forma de plataforma de orientación
transversal con respecto al eje X-X del alternador
y, en su periferia externa, un reborde anular de orientación axial
que comprende cada uno una cara radial anular de extremo mecanizado
implicado 26, 28 que delimitan un plano de junta. Los palieres
están conectados entre sí por unos tornillos de fijación 29.
Cada reborde de orientación axial se conecta a
su otro extremo axial a la plataforma de orientación transversal
soportando centralmente el rodamiento de bolas 105, 106
correspondiente. De manera conocida, cada plataforma y cada reborde
comprenden respectivamente unas aberturas de entrada de aire y unas
aberturas de salida de aire para la circulación del aire. En la
figura 3 se ven determinadas aberturas de entrada de aire
realizadas en las plataformas de los palieres 16, 18, en particular
las aberturas 7 realizadas en la plataforma 3 del palier trasero
16, y se han representado a trazo discontinuo dos aberturas de
salida de aire, del tipo como la abertura 4 de la figura 1, y unos
rebordes periféricos de los palieres 16, 18.
Las aberturas de salida de aire de los rebordes
están implantadas frente a los moños 39.
Los ventiladores 102, 104 están implantados
radialmente por debajo de los moños 39, estando fijados, por
ejemplo, por soldadura por puntos, respectivamente a la plataforma
64 y a la plataforma 66. Estos ventiladores 102, 104, solidarios
del rotor 13, comprenden unas palas repartidas ventajosamente de
manera irregular para la reducción de los ruidos y son aquí del
tipo centrífugo. De esta manera, el aire es aspirado y atraviesa
las aberturas de las plataformas para ser reenviado a través de las
aberturas, aquí de forma oblonga, de los rebordes periféricos.
Los ventiladores pueden comprender dos series de
palas, tal como se describe en el documento FR00 08549 presentado
el 30 de junio de 2000 y publicado con el número
FR-A-2 811 156.
Más concretamente, la segunda serie de palas es
más corta que la primera serie de palas y al menos una segunda pala
está intercalada entre dos palas consecutivas de la primera serie de
palas.
Para más detalles se podrá recurrir a este
documento. Todas las variantes de este documento son concebibles.
Así, una tapa puede recubrir la primera serie de palas.
Por lo tanto, los moños 39 están bien
refrigerados así como la disposición de rectificación 1, el
regulador de tensión 116 del que está dotado el alternador 10 y los
rodamientos de bolas 105, 106.
El palier trasero 16 lleva una disposición de
rectificación 1 de la corriente alterna producida por el devanado
23 del estátor 12, aquí trifásico, y un
porta-escobillas que coopera con los anillos
colectores 17. Gracias a la disposición 1 la corriente alterna
producida por el devanado 23 se transforma en corriente continua
para recargar la batería del vehículo y alimentar a los
consumidores, tales como el dispositivo de iluminación, el
dispositivo de climatización etc.
De manera conocida, los anillos colectores 17
están conectados a los extremos del devanado de excitación 62 del
rotor 13 por unos enlaces filares que pasan por detrás del
ventilador 104, tal como se ve en esta figura 3. Cuando el devanado
62 se activa, se forman de manera conocida unos polos magnéticos al
nivel de las garras 68, 70.
Se prevé además una tapa de protección 27
provista de aberturas de manera descrita a continuación para la
circulación del aire.
Este tapa 27, aquí de materia plástica, corona
el porta-escobillas, conectado de manera conocida al
regulador de tensión 116, y la disposición de rectificación
provista de diodos.
Las escobillas del
porta-escobillas cooperan par rozamiento contra los
anillos 17. El dispositivo de regulación permite limitar la tensión
suministrada por el estátor para, en especial, proteger la
batería.
\newpage
Los palieres 16, 18 comprenden unas patas para
su fijación a una parte fija del vehículo y están conectadas entre
sí a fijación aquí con ayuda de tornillos, uno de los cuales es
visible en la figura 3. Por lo tanto, el alternador del vehículo
queda unido eléctricamente a la masa a través de sus palieres 16,
18.
Como variante, las plataformas de los palieres
están inclinadas axialmente.
Como variante el ventilador, 102 se suprime, si
el ventilador trasero es más potente.
De una manera general, el alternador comprende
al menos un ventilador interno solidario 13 del rotor e implantado
en el interior del cárter por debajo de un moño 39 de manera que el
devanado 23 está bien refrigerado y de manera que el alternador es
de alta potencia, siendo a la vez compacto, en especial axialmente,
y poco ruidoso.
Como variante, se implanta un único ventilador
por el exterior al nivel de la polea.
La invención se refiere en especial a la
realización de la placa 9 que hace de soporte de los diodos
positivos 8 y que constituye un disipador de calor. Según una
característica, esta placa 9 está dispuesta para asegurar una mejor
disipación de calor y se llamará disipador de calor. Tal como se ve
en las figuras 4 a 6, a la disposición de rectificación según la
invención le pueden bastar tres diodos positivos 8, debido a la
optimización de la refrigeración proporcionada por la invención. Con
diferencia respecto a la figura 1, dos de estos diodos 8 están
dispuestos cerca de la periferia externa de la placa, sensiblemente
sobre el mismo círculo que los agujeros 111' de las colas 111 de
los diodos negativos y los tornillos 115 de fijación de la
disposición de rectificación al palier trasero. El tercer diodo está
dispuesto en la vecindad del borne 117, llamado borne positivo. más
concretamente, la placa presenta una prolongación en la vecindad del
borne 117 para su fijación a la plataforma 3.
Los agujeros en los cuales están introducidos a
presión los diodos que llevan la referencia 8' y los agujeros de
paso de los tornillos 115 están indicados por 115'. Tal como se ve
claramente en las figuras, la parte central del disipador 9 queda
así despejada.
La cara superior del disipador 9 lleva una
pluralidad de aletas 118, 119 que sobresalen perpendicularmente de
la cara de la placa y se extienden sensiblemente radialmente a
partir del borde radialmente interno de la placa, extendiéndose las
aletas 118, llamadas primeras aletas, según una característica de la
invención, prácticamente hasta la periferia externa de la placa
disipadora, las otras aletas 119, llamadas segundas aletas, hasta
los agujeros de recepción de los diodos, de los tornillos de
fijación y de paso de las colas de los diodos negativos.
Aquí, algunas de las segundas aletas 119, más
cortas que las primeras aletas 118, se extienden conforme a la
invención a proximidad de los diodos positivos 8 dispuestos en la
periferia externa de la placa 9 para una buena refrigeración de
esta. Otras de las segundas aletas 19 se extienden hasta proximidad
de los tornillos de fijación 115.
Se constata que el diodo positivo medio 8 está
situado entre dos aletas largas 118, dispuestas en su periferia
externa para rodear al máximo el diodo medio 8, y que una de las
aletas largas 118 está a proximidad de los dos otros diodos 8. Las
aletas 18, asociadas al diodo positivo medio 8, están curvadas en su
periferia externa una en dirección de la otra para rodear mejor a
este diodo medio. En el ejemplo representado, se prevén doce aletas
118, 119 sobre el disipador en forma de placa 9. Se prevén unas
aletas en las dos caras de la placa. La figura 5 muestra que
determinadas aletas presentan una anchura mayor para aumentar la
masa de la placa 9.
Más concretamente, para evacuar aún mejor el
calor, la cara inferior, girada hacia la plataforma 3, de la placa
9 está provista de aletas largas 119' y cortas 118' igual que la
cara superior. Algunas de las aletas 119', 118' tienen una anchura
considerable.
Tal como lo muestran claramente las figuras, la
placa tiene unos orificios entre las aletas en la superficie
disponible. Estas aberturas 120 constituyen, con las aletas radiales
118, 119 convergentes hacia el interior, unos canales axiales de
refrigeración que aseguran una circulación acelerada del aire de
refrigeración aspirado por el ventilador interno y luego reenviado
a través de las aberturas laterales 5 del palier.
La figura 7 ilustra la placa intermedia aislante
13 que comprende, de manera correspondiente en la placa 9 de
soporte de los diodos positivos, unos agujeros de paso 122 de las
colas de los diodos positivos 8, unos agujeros de paso 123 de los
tornillos de fijación 115 y unos agujeros de paso 124 de las colas
de paso de los diodos negativos 10, todos en la zona anular
exterior cerca de su periferia, estando la parte anular 125 situada
más en el interior provista de amplias aberturas 126 de circulación
del aire de refrigeración y cuya disposición corresponde a las
aberturas 120 de la placa 8. En el marco de la invención, se podría
concebir suprimir esta parte anular 125 de la placa aislante, lo
cual permite reducir las medidas de la placa 13.
De manera conocida, las cabezas de los tornillos
115 se apoyan sobre el fondo de un alojamiento que pertenece a la
placa 113 para prensar la placa 9 en contacto con la placa 113.
La figura 8 muestra un tapa de protección 27 en
forma de copela destinada a coronar la disposición de rectificación
según la invención, que se distingue por su configuración
optimizada, perfectamente adaptada al disipador debido a que su
parte situada por encima de este está muy agujereada dejando
solamente unas nervaduras radiales estrechas 128 y una nervadura
coaxial también estrecha 129. Las grandes aberturas 130 así
obtenidas, que se extienden radialmente como las aletas de
refrigeración 119, 118 aseguran una circulación acelerada puramente
axial del aire de refrigeración aspirado y así una refrigeración
óptima de la disposición de rectificación del alternador según la
invención. Se notará que es únicamente la parte que forma la
plataforma central de orientación transversal de la tapa 27 la que
está provista de aberturas, ya que el reborde anular de orientación
axial de la tapa, que está unido a la periferia externa de la
plataforma central, está desprovisto de aberturas. Por lo tanto, el
aire pasa axialmente a través de las aberturas 130 y 120, puesto que
las aberturas 120 están frente a unas aberturas 7 del palier
trasero.
Se notará que el espesor de las nervaduras, o
banda de materia, radial 128 es función del espesor de las aletas
118, 119 siendo aquí globalmente igual a estas. Las nervaduras 128
están frente a las aletas 118, 119.
Aquí, la nervadura o banda de materia 129 es
circularmente continua de manera que las aberturas 130 se dividen
en dos. Una primera parte de las aberturas 130 está frente a unas
aberturas 120 de la placa 9 teniendo, ventajosamente, cada una una
longitud o altura radial superior a la de una abertura 120. La
nervadura 129 se extiende por encima de las aberturas 120, de
manera que la segunda parte de las aberturas 130 está frente, en
especial, de los dos diodos positivos 8 implantados en la periferia
externa de la placa 9.
De esta manera, la placa 9 está bien refrigerada
y la tapa 27 es más resistente. De manera conocida, la tapa 27 está
fijada por clipado a los tornillos 115 provistos, a tal efecto, de
una parte fileteada, tal como se describe en el documento
WO01/69762.
El reborde anular de orientación axial de la
tapa 27 está aquí desprovisto de aberturas.
La figura 9 ilustra una versión 132 integrada
del conjunto formado por el palier trasero y la tapa de protección
de la disposición de rectificación, con unas aberturas de
circulación axial 132 en la parte que corona el disipador de la
disposición de rectificación fijado en el interior del conjunto. En
este caso, los diodos negativos están montados en una placa que
tiene la configuración de la plataforma 3 de la figura 1. Esta
placa está fijada al palier trasero con cualquier medio, puesto que
este palier trasero 16 está unido a la masa. Entonces, la tapa 132
presenta ventajosamente unos sobreespesores en forma de nervaduras
que provienen de un tramo tubular que se extienden sobresaliendo
axialmente con respecto a la parte central de la tapa y que
constituyen el fondo del palier trasero. Estas nervaduras están
conectadas por su extremo libre a unas chimeneas de fijación. Así
el alternador puede accionar mediante su árbol de rotor una bomba de
vacío. Por simplicidad, las nervaduras, el tramo tubular y las
chimeneas de fijación no están indicadas.
En todos los casos, la disposición de
rectificación comprende un disipador 9 en forma de placa agujereada
de aletas radiales, una placa 13 de conectores y un tercero que
constituyen el soporte de los diodos negativos formado por el
palier trasero o una placa solidaria del palier trasero. Por lo
tanto, recurre a tres piezas principales contrariamente al modo de
realización descrito en el documento
DE-A-19705228, ya mencionado, en el
cual el conector está montado por encima de la placa que lleva los
diodos positivos y que obstruye la ventilación. En la presente
invención, el conector 13 está intercalado entre la disipación 9 y
la plataforma 3 del palier trasero o una placa solidario de este.
Unos canales radiales están formados entre las aletas. Las colas de
los diodos positivos están dirigidos hacia el soporte de los diodos
negativos. Dos o menos de los diodos positivos se extienden por
encima de las aberturas 120.
Resulta de la anterior descripción de la
invención, que gracias a las aletas radiales y a las aberturas que
se establecen entre ellas, del disipador que soporta los diodos
positivos, se obtiene una circulación acelerada y así optimizada
del aire de refrigeración, al cual contribuyen las aberturas
previstas en frente en el palier y en la placa aislante que forma
conector. Puesto que los diodos positivos están dispuestos cerca de
la periferia exterior de la placa de soporte, el conector puede
tener unas dimensiones reducidas. Hay que destacar que todas las
aberturas están configuradas de manera que reducen pérdidas de carga
facilitando la circulación del aire. También hay que destacar que
las aberturas en la tapa están alineadas con las aletas del
disipador soporte de los diodos positivos.
El hecho de que las aletas 118, 119 convergen
hacia el interior, permite acelerar la circulación del fluido de
refrigeración aquí del aire o, como variante, otro fluido. El
dispositivo de dos de los diodos positivos en la periferia externa
del disipador 9 permite aumentar el espesor del disipador 9 en ese
punto, creando sobre este, por ejemplo un sobreespesor de sección
globalmente trapezoidal. Así, se evacua mejor el calor y se da
rigidez a la placa 9. Ventajosamente, el disipador 9 se obtiene por
moldeado a base de aluminio.
Se notará que las referencias 46, 50, 34 de la
figura 3 indican respectivamente una junta anular plana, de resina
termoconductora y unos tampones, tal como se describe en el
documento WO02/29958.
La junta 46 está interpuesta axialmente entre el
cuerpo 19 y un apoyo no referenciado del reborde del palier
delantero 18.
La resina está interpuesta radialmente entre la
periferia interno del reborde del palier 18 y la periferia externa
del cuerpo 19.
Unos tampones 34 se interponen axialmente entre
el cuerpo 19 y un apoyo del reborde (no referenciado) del palier
trasero. Los tampones 34 son de un material elástico como la junta
46. Están hechos por ejemplo a base de elastómero.
Los tampones 34 presentan unas patas 38 para su
montaje en unos alojamientos complementarios del palier trasero 16
tal como se ve en el documento WO02/29958. De esta manera, se
obtiene un desacoplamiento mecánico entre el estátor y los palieres
16, 18, deformándose la resina 50 elásticamente en el sentido
radial.
Así, el alternador es menos ruidoso. La resina
50 permite evacuar bien el calor, de manera que el rotor, en
especial el devanado 62 de este, puede ser más potente.
Todo esto es posible gracias a la disposición de
rectificación 1 según la invención que puede evacuar más calor.
Ventajosamente, se da forma a los devanados
eléctricos 23 y/o 62 mediante una herramienta de conformado que
ejerce un esfuerzo sobre al menos una zona de un devanado de manera
que lo deforma. Aquí se aumentan las medidas del devanado 62,
teniendo la periferia externa de este una forma convexa, como
variante en forma de barril, de manera que su volumen aumenta, así
como aumenta la potencia del alternador, lo cual es posible gracias
a la disposición 1 según la invención.
Para más detalles, se recurrirá al documento
WO02/295, estando montados los devanados 23, 62, respectivamente,
en las muescas del cuerpo 19 y sobre el núcleo 67 mediante una hoja
aislante revestida de un material de enlace, tal como un polímetro,
ventajosamente del tipo termoendurecible. Por calefacción, se
asegura un enlace del devanado 23, 62 con, respectivamente, el
cuerpo 23 y el núcleo 67.
Se pueden utilizar horquillas para constituir el
devanado 62. Todo ello es posible gracias a la disposición 1.
Gracias a la invención, el alternador es más
potente y poco ruidoso. Obviamente, la presencia de la resina 50,
de los tampones 34 y de la junta 46 no es obligatoria. Asimismo, tal
como se describe en el documento FR 01 07178 presentado el
31/05/2001, el devanado 62 puede realizarse, como variante, por
enrollamiento del elemento conductor sobre un elemento tubular
montado sobre el núcleo 67 pero entonces en dos partes; cada parte
proviniendo de una de las plataformas 66, 64.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no
forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto
el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u
omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad en este
respecto.
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\bullet FR 0107178 [0079]
Claims (9)
1. Máquina eléctrica rotativa del tipo que
comprende un estátor (12) con unos arrollamientos, un rotor (13)
provisto de un árbol rotativo (15), un palier delantero y un palier
trasero, en los cuales está montado rotativo el árbol de rotor, una
disposición de rectificación de la corriente producida por la
máquina eléctrica rotativa, que comprende una pluralidad de diodos
positivos soportados por un disipador de calor en forma general de
placa de soporte y una pluralidad de diodos negativos soportados por
unos medios de soporte en forma de placa que forman ventajosamente
parte del palier trasero, estando estas placas axialmente
yuxtapuestas fijadas al palier trasero, y un dispositivo de
refrigeración por circulación de una corriente axial de un fluido de
refrigeración a través de unas aberturas axiales en dichas placas,
estando al menos determinadas aberturas en la placa (9) de soporte
de los diodos positivos (8) provistas de un gran número de
nervaduras de refrigeración que presentan la forma de aletas (118,
119) sobre la placa de soporte, estando una abertura (120) de paso
del fluido de refrigeración prevista entre cada par de aletas
adyacentes (118, 119), caracterizada por el hecho de que un
grupo de estas aletas se extienden sensiblemente hasta la periferia
externa de la placa (9) de soporte de los diodos positivos y por el
hecho de que unos diodos positivos (8) están cada uno rodeados por
una pluralidad de aletas de este grupo que están dirigidas hacia
este diodo.
2. Máquina según la reivindicación 1,
caracterizada por el hecho de que al menos dos diodos
positivos (8) están dispuestos cerca de la periferia exterior de la
placa (9) de soporte de los diodos positivos (8) y por el hecho de
que otras aletas (119), llamadas segundas aletas, se extienden hasta
la proximidad de estos diodos.
3. Máquina según la reivindicación 2,
caracterizada por el hecho de que las aberturas (120) en la
placa (9) de soporte de los diodos positivos (8) constituyen con
las aletas (118, 119) adyacentes unos canales de circulación
acelerada del líquido de refrigeración.
4. Máquina según la reivindicación 1,
caracterizada por el hecho de que al menos una primera aleta
(118) que se extiende radialmente hasta la periferia externa de la
placa de soporte (9) está a proximidad de un diodo positivo
(8).
5. Máquina según la reivindicación 4,
caracterizada por el hecho de que la placa de soporte (9)
presenta al nivel del diodo positivo un sobreespesor.
6. Máquina según la reivindicación 1,
caracterizada por el hecho de que una placa (13) de un
material eléctricamente aislante está interpuesta entre las placas
(9,3) de soporte de los diodos positivos (8) y negativos y está
configurada para asegurar un libre paso del fluido de refrigeración
en su tramo situado por debajo de la parte de la placa (9) de
soporte de los diodos positivos (8), que comprende las aberturas
(120) de paso del aire de refrigeración.
7. Máquina según la reivindicación 1,
caracterizada por el hecho de que comprende una parte de tapa
provista, al nivel de las aletas (118, 119) de la placa (9) de
soporte de los diodos positivos (8), de unas aberturas radiales
correspondientes.
8. Máquina según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de
que dos de las aletas que rodean uno de los diodos positivos (8)
convergen una hacia la otra.
9. Máquina según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de
que determinadas aletas se extienden a partir del borde radialmente
interno de la placa (9) de soporte de los diodos positivos.
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