FR2818821A1 - Alternateur pour vehicule automobile - Google Patents

Abstract

L'alternateur pour véhicule automobile comporte un stator (13) doté d'un corps (14) portant plusieurs phases (20 à 25) comprenant chacune, d'une part, une entrée (E1 à E'3) et une sortie (S1 à S'3) implantées à l'extérieur du corps (14) du stator (13), et d'autre part, des éléments électriquement conducteurs (37, 38), qui sont agencés en réseaux de part et d'autre du corps (14) du stator (13) pour former un premier (12) et un deuxième (12') chignons et qui traversent le dit corps, dans lequel les éléments électriquement conducteurs (37, 38) sont reliés entre eux pour former lesdits réseaux et connecter l'entrée de la phase à la sortie de la phase en formant au moins un enroulement, l'un des chignons (12, 12') porte d'un côté du corps (14) du stator (13), d'une part, trois entrées (E1 à E3 - E'1 à E'3) et, d'autre part, une pièce de liaison électriquement conductrice (50, 51) reliant entre elles lesdites entrées.Application : véhicule automobile

Description

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La présente invention concerne les alternateurs de véhicules automobiles.

Ainsi qu'on le sait un alternateur pour véhicule automobile comporte un stator doté d'un corps portant plusieurs phases comprenant chacune, d'une part, une entrée et une sortie implantées à l'extérieur du corps du stator, et d'autre part, des éléments électriquement conducteurs, qui sont agencés en réseaux de part et d'autre du corps du stator pour former un premier et un deuxième chignons et qui traversent le dit corps. Les éléments électriquement conducteurs sont reliés entre eux pour former lesdits réseaux et connecter l'entrée de la phase à la sortie de la phase en formant au moins un enroulement.

Une telle machine est décrite par exemple dans le document WO 92/06527.

Dans une forme de réalisation conventionnelle les enroulements des phases sont connectés en étoile ou y, les sorties des phases sont reliées à un dispositif de redressement et/ou de commande pour redresser le courant alternatif induit en un courant continu, tandis que les entrées sont reliées à un point neutre.

La présente invention a pour objet de créer de manière simple et économique ce point neutre.

Suivant l'invention un alternateur du type sus-indiqué est caractérisé en ce que l'un des chignons porte d'un côté du corps du stator, d'une part, trois entrées et, d'autre part, une pièce de liaison électriquement conductrice reliant entre elles lesdites entrées.

Grâce à l'invention les entrées sont simplifiées puisqu'il n'y a pas à prolonger celles-ci pour les relier à un point neutre commun ; cette liaison étant réalisée de manière simple et économique par la pièce de liaison implantée au voisinage du corps du stator.

Le point neutre est, grâce à la pièce de liaison, intégré de manière compacte au stator.

Les entrées des phases sont avantageusement standardisées et plus courtes ce qui permet de réduire la résistance électrique.

La pièce de liaison autorise une augmentation de la puissance électrique de l'alternateur.

La pièce de liaison est une pièce d'adaptation légère, qui est portée par l'un des chignons. Cette pièce est peu encombrante, a une taille qui dépend des applications et

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permet de rendre le stator plus compact. Elle favorise une réduction de la résistance électrique du stator et une standardisation des sorties.

Ainsi les sorties peuvent avoir la même longueur. Il en est de même des entrées, qui sont de plus faible longueur que les sorties.

Les entrées et la pièce de liaison sont dans une forme de réalisation implantées d'un côté du corps du stator et les sorties de l'autre côté dudit corps.

Avantageusement, pour simplifier les enroulements, les entrées, les sorties et la pièce de liaison sont dans une autre forme de réalisation implantées d'un même côté du corps du stator.

La pièce de liaison permet donc d'obtenir de nombreuses configurations d'implantation des entrées et des sorties et constitue un pont reliant entre elles les entrées sans interférer avec les sorties.

La pièce de liaison est fixée par tout moyen approprié sur les entrées.

On peut par exemple envisager des fixations électriquement conductrices par sertissage ou collage.

Avantageusement la pièce de liaison est reliée de manière simple, économique fiable et robuste par soudage aux entrées.

La pièce de liaison présente dans une forme de réalisation une forme de secteur annulaire en étant fixée sur les entrées. Il est formé ainsi un peigne avec les entrées.

La pièce de liaison consiste donc dans une forme de réalisation en une simple

barrette. Cette barrette est avantageusement trouée pour faciliter sa dilatation et la ventilation de son chignon porteur, notamment lorsque la barrette est d'orientation axiale.

Cette disposition permet de réduire l'encombrement du stator car on peut fixer la pièce de liaison sur la périphérie interne ou externe des entrées.

Pour réduire au maximum cet encombrement les entrées et la pièce de liaison sont implantées sur une circonférence de diamètre différent, par exemple supérieur, de celui sur lequel sont implantées les trois sorties associées aux entrées.

En variante les entrées et les sorties sont implantées sur la même circonférence.

Les enroulements d'éléments électriquement conducteurs peuvent être du type à bobines séparées ou à bobines enchevêtrées du type ondulé et/ou imbriqué.

Avantageusement les enroulements sont du type à barres pour obtenir des chignons de

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faible longueur, faciliter la fixation de la pièce de liaison et obtenir de forts courants aux basses tensions. Les barres sont avantageusement globalement de section rectangulaire pour augmenter la section des éléments électriquement conducteurs et faciliter la fixation de la pièce de liaison sur les entrées.

La pièce de liaison de forme simple se fixe sur les entrées de tout type d'enroulement.

Le stator à pièce de liaison selon l'invention se monte dans tous les types d'alternateurs.

Ainsi qu'on le sait l'alternateur est une machine électrique tournante du type polyphasé, qui comporte au moins deux parties agencées de manière coaxial à savoir un induit et un inducteur. Une première des parties entoure la seconde des parties, qui est classiquement solidaire d'un arbre rotatif. Cette seconde partie rotative porte au moins à une extrémité axiale un ventilateur pour refroidir la machine. Le ventilateur est dans une forme de réalisation implanté à l'extérieur du support ou carter que comporte l'alternateur.

Avantageusement le ventilateur est monté à l'intérieur de ce support, de préférence à l'arrière de l'alternateur.

En variante l'alternateur est refroidi par eau grâce à son support, avantageusement en au moins deux parties, comportant un canal pour circulation d'un fluide de refroidissement par exemple celui du refroidissement du moteur à combustion interne du véhicule automobile.

Dans tous les cas il faut prévoir un refroidissement car l'un au moins des éléments induit-inducteur comporte au moins un enroulement ou un bobinage qui chauffe en sorte qu'il faut refroidir celui-ci pour un bon fonctionnement de l'alternateur. Cet alternateur porte des composants électroniques ainsi que des roulements à billes qu'il faut également refroidir à l'aide d'une circulation d'un fluide de refroidissement, provoquée par le ventilateur ou une pompe.

La première des parties constitue un stator, tandis que la deuxième partie constitue le rotor de l'alternateur.

Cet alternateur transforme de l'énergie mécanique en énergie électrique lorsque l'induit est formé par le stator pour fonctionner en générateur électrique. Lorsque l'induit est formé par le rotor cet alternateur constitue un moteur électrique et transforme de l'énergie électrique en énergie mécanique. Ainsi l'alternateur peut être réversible son rotor

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pouvant constituer dans certaines situations un induit de manière précitée pour former un alterno-démarreur de véhicule automobile permettant de démarrer le moteur du véhicule automobile.

Les sorties des phases sont donc reliées à un dispositif de redressement dans le cas d'un alternateur classique ou à un dispositif de redressement et de commande dans le cas d'un alterno-démarreur.

La pièce de liaison selon l'invention est adaptée à tous ces types d'alternateurs.

L'alternateur peut comporter plus de trois phases.

Par exemple l'alternateur est dans une forme de réalisation du type hexaphasé.

Toutes les combinaisons sont alors possibles. Dans une forme de réalisation les six enroulements de phase ont des entrées connectées à un point neutre comme décrit par exemple dans le document FR-A-1 541 530. Dans ce cas la pièce de liaison relie entre elles les six entrées. En variante deux série de trois phases et deux dispositifs de redressement sont prévus comme décrit par exemple dans les documents FR-A-2 687 861. L'alternateur est alors équipé soit de deux pièces de liaison lorsque chaque série de trois phases comporte un point neutre, soit d'une pièce de liaison lorsque l'une des séries de trois phases comporte un point neutre et l'autre série de trois phases comporte des enroulements montés en triangle.

Chaque phase comporte dans une forme de réalisation au moins deux enroulements comme décrit par exemple dans les documents EP-A-0 762 603 et WO 92/06527.

Avantageusement des moyens élastiques à action axiale, de préférence à action axiale et radiale, interviennent entre le support et le corps du stator pour leur découplage mécanique et ménager la pièce de liaison et les soudures.

En variante comme décrit dans le document FR 99 16369 déposé le 23/12/1999, ces moyens élastiques à action axiale, de préférence à action axiale et radiale, interviennent entre les éléments électriquement conducteurs et les encoches du corps du stator pour leur découplage mécanique et ménager la pièce de liaison et les soudures.

Des moyens sont prévus pour augmenter la puissance du ventilateur compte tenu de la présence de la pièce de liaison créant des pertes de charge.

Avantageusement les entrées des phases et les éléments conducteurs ont la même section notamment pour des raisons économiques.

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Pour réduction des coûts la pièce de liaison est avantageusement réalisée à partir d'un élément électriquement conducteur.

Cette disposition permet d'obtenir un stator avec des phases de section homogène.

La description qui va suivre illustre l'invention en regard des dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une demi-vue en coupe axiale d'un alternateur avec représentation schématique du stator équipé d'une pièce de liaison selon l'invention ; la figure 2 est une vue en perspective du stator de la figure 1 avec enlèvement d'éléments électriquement conducteurs pour montrer les encoches du stator ; la figure 3 est une vue schématique du branchement des enroulements des phases ; la figure 4 est une vue en perspective des éléments électriquement conducteurs de la figure 1 ; la figure 5 est une vue en coupe transversale montrant le montage des éléments électriquement conducteurs dans une encoche du stator ; les figures 6 à 9 sont des vues analogues aux figures 2 à 5 pour un second exemple de réalisation selon l'invention ; les figures 10 et 11 sont des vues de face du ventilateur arrière de l'alternateur pour deux modes de réalisation ; la figure 12 est une vue partielle en perspective montrant une variante de fixation de la pièce de liaison.

Dans les figures les éléments identiques ou similaires seront affectés des même signes de référence.

La figure 1 représente une machine électrique tournante polyphasée sous la forme d'un alternateur compact à ventilation interne du type triphasé pour véhicule automobile à moteur à combustion interne.

L'alternateur comporte, en allant de gauche à droite de la figure 1, c'est-à-dire d'avant en arrière, une poulie d'entraînement 1 solidaire de l'extrémité avant d'un arbre 2, dont l'extrémité arrière porte des bagues collectrices (non référencées) appartenant à un collecteur 3. L'axe de l'arbre 2 constitue l'axe de rotation de la machine.

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Centralement l'arbre 2 porte à fixation le rotor 4 doté d'un bobinage d'excitation 5, dont les extrémités sont reliées par des liaisons filaires au collecteur 3. Le rotor 4 est ici un rotor à griffes et comporte donc deux roues polaires 6,7 portants chacune respectivement un ventilateur avant 8 et arrière 9. Chaque roue 6,7 comporte un flasque perpendiculaire à l'axe de l'arbre 2. A la périphérie externe des flasques sont ménagées de matière des dents s'étendant axialement. Les dents ont une forme trapézoïdale et sont dotées de chanfreins. Les dents de l'une des roues sont dirigées vers l'autre roue en étant décalées angulairement par rapport aux dents de cette autre roue. Lorsque le bobinage 5 est activé le rotor 4 est magnétisé et il est définit ainsi des paires de pôles magnétiques, chaque roue polaire comportant alors respectivement P/2 pôles Nord et P/2 pôles Sud.

Pour plus de précisions on se reportera au document EP-A-0 515 259, les dents des roues polaires présentant latéralement chacune au moins un chanfrein antibruit.

Avantageusement chaque dent présente par rapport à un axe de symétrie axiale deux chanfreins antibruit. L'alternateur est ainsi moins bruyant.

Les ventilateurs 8,9 comportent une première série de pales ou aubes, qui ménagent entre elles des canaux de ventilation. Les pales, dites premières pales, sont Issues par découpe et pliage d'un flasque fixé, par exemple par soudage ou tout autre moyen tel qu'un sertissage, sur la roue polaire 6,7 concernée ; chaque roue présentant de manière précitée des dents axiales dirigées vers l'autre roue avec imbrication des dents d'une roue à l'autre pour formation de pôles magnétiques lorsque le bobinage 5 est activé grâce aux bagues collectrices du collecteur 3 chacune en contact avec un balai (non référencé) porté par un porte-balais 10 servant également de support à un régulateur de tension (non visible) relié électriquement aux balais.

Le régulateur est relié à un dispositif de redressement de courant 11, tel qu'un pont de diodes (dont deux sont visibles à la figure 1), lui-même relié aux sorties des phases dotées d'enroulements, que comporte le stator 13 de l'alternateur. Ce stator 13, formant induit, entoure le rotor 4 et présente un corps 14 doté intérieurement d'encoches axiales 39, 39' pour le passage des fils ou des épingles que comportent les enroulements. Ces enroulements sont agencés en réseaux pour former à leurs extrémités des chignons 12, 12' s'étendant, d'une part, en saillie axiale de part et d'autre du corps 14 ; et, d'autre part, radialement au-dessus des ventilateurs 8,9.

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Ces ventilateurs 8, 9 s'étendent au voisinage respectivement d'un palier avant 15 et d'un palier arrière 16. Les paliers 15, 16 sont ajourés pour une ventilation interne de l'alternateur par l'intermédiaire des ventilateurs 8,9 lorsque l'ensemble ventilateurs 8,9rotor 4-arbre 2 est entraîné en rotation par la poulie 1 reliée au moteur du véhicule automobile par un dispositif de transmission comportant au moins une courroie en prise

avec la poulie 1. Cette ventilation permet de refroidir les enroulements les chignons 12, 12' et le bobinage 5 ainsi que le porte-balais 10 avec son régulateur et le dispositif de redressement 11. On a représenté par des flèches à la figure 1 le trajet suivi par le fluide de refroidissement, ici de l'air, à travers les différentes ouvertures des paliers 15, 16 et à l'intérieur de la machine.

Ce dispositif 11, le porte-balais 10, ainsi qu'un capot de protection ajouré (non référencé) sont portés à fixation par le palier arrière 16 en sorte que le ventilateur arrière 9 est plus puissant que le ventilateur avant 8. De manière connue, les paliers 15,16 sont reliés entre eux, ici à l'aide de vis ou en variante de tirants non visibles, pour former un carter ou support destiné à être monté sur une partie fixe du véhicule. Ce support porte le corps 14.

Les paliers 15,16 portent chacun centralement un roulement à billes 17,18 pour supporter à rotation les extrémités avant et arrière de l'arbre 2 traversant les paliers pour porter la poulie 1 et les bagues du collecteur 3.

Ces paliers ont une forme creuse et présentent ici chacun une partie d'orientation transversale ajourée portant le roulement 17,18 et une partie d'orientation axiale 72,73 ajourée et intérieurement étagée en diamètre pour centrer et retenir axialement le corps 14 et donc le stator 13 lorsque les deux paliers sont reliés ensemble pour former le carter portant ainsi à rotation le rotor 4.

Les pales des ventilateurs 8,9 s'étendent radialement au-dessus des logements que présentent les paliers 15,16 pour montage des roulements 17 et 18 ; qui ainsi sont ventilés.

Ces pales délimitent entre elles des canaux divergents vers l'extérieur. Les ventilateurs sont Ici du type de ceux décrits dans la demande FR 00 08549 du 30/06/2000 ou FR 0010908 du 24/08/2000. Pour plus de précisions on se reportera à ces documents.

Ainsi dans une forme de réalisation certaines au moins des pales sont de hauteur décroissante en allant de leur périphérie interne à leur périphérie externe, et certaines au

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moins des pales sont dotées, en surplomb par rapport aux fonds des canaux, de moyens évitant une recirculation secondaire du fluide au-dessus de ces dites premières pales.

La vitesse d'écoulement du fluide est la plus constante et régulière possible.

Cette disposition permet également de réduire l'encombrement axial au niveau de la périphérie externe du rotor de la machine électrique.

En outre on augmente le rendement du ventilateur et la stabilité de l'écoulement du fluide de refroidissement, tout en empêchant une recirculation secondaire de fluide audessus des pales concernées, et en ayant des pales d'épaisseur réduite.

Les moyens évitant une recirculation secondaire du fluide de refroidissement peuvent consister en des ailettes, en des ponts et/ou en un couvercle.

Dans une autre forme de réalisation, dans le but de diminuer les bruits du ventilateur tout en améliorant la ventilation de celle-ci, il est proposé de doter le ventilateur d'une deuxième série de pales, dites deuxièmes pales, d'une part, plus courtes que celles de l'autre série de pales dites première série de pales, et d'autre part, implantées radialement au-dessus de la périphérie interne de la première série de pales dans au moins un canal délimité par deux premières pales consécutives, en sorte qu'au moins une

deuxième pale est intercalée entre deux pales consécutives de la première série de pales.

Grâce à cette caractéristique on réduit les risques de décollement de la veine de fluide de refroidissement par rapport aux pales, dites premières pales, de la première série de pales encadrant la deuxième pale. Si ce fluide décolle des premières pales, notamment lorsque le fluide pénètre avec choc entre les premières pales, la deuxième pale autorisera un recollement du fluide sur les premières pales encadrant la deuxième pale.

Grâce à ces dispositions on peut supprimer l'un des ventilateurs du fait de l'amélioration des performances du ventilateur restant. De préférence on supprime le ventilateur avant.

En variante les deux ventilateurs sont de taille identique car du fait d'une meilleure performance du ventilateur arrière on peut réduire la taille de celui-ci, sachant que le ventilateur avant est plus puissant que celui de l'art antérieur.

D'une manière générale pour une puissance donnée des ventilateurs on peut réduire la taille de ceux-ci et donc l'encombrement, notamment axial, de la machine. Pour un encombrement donné on peut augmenter la puissance de l'alternateur. Ces

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dispositions sont d'un emploi universel et peuvent donc s'appliquer à un ventilateur muni ou non de deuxièmes pales. Les ventilateurs décrits dans les demandes FR 00 08549 et FR 00 10908 précitées du fait d'une meilleure performance sont particulièrement bien adaptés au stator 13, qui selon l'invention présente au moins une pièce de liaison 50,51 portée par l'un des chignons 12, 12' et créant une perte de charge. De préférence la ou les

pièces de liaison 50, 51 sont implantées à la périphérie externe de l'un des chignons 12, 12' pour gêner le moins possible la ventilation de ce chignon.

Ainsi dans une forme de réalisation (figure 10) le ventilateur arrière 9, en regard de la pièce de liaison 50,51, présente un flasque 29 troué centralement pour le passage de l'arbre 2 et portant deux séries de pales 30,50 ; les pales 51 de la deuxième série 50 de pales étant, d'une part, plus courtes que celles 31, dites premières pales, de la première série 30 de pales et d'autre part, implantées radialement au-dessus de la périphérie interne de la première série 30 de pales dans au moins un canal 40 délimité par deux premières pales 31 consécutives. Le canal 40 est divisé en deux parties 41,42 ; la première partie 41 s'étendant en dessous de la deuxième pale 51, tandis que la deuxième partie 42 sert de logement à la deuxième pale 51. En variante (figure 11) certaines au moins des pales 31 la première série 30 de pales 31 sont dotées, en surplomb par rapport aux fonds des canaux 40, d'ailettes 60 évitant une recirculation du fluide de refroidissement-ici de l'air-au--dessus de ces premières pales. Dans ces figures 10 et 11 tous les canaux 40 sont dotés d'au moins une seconde pale 51 et toutes les premières pales 31 sont dotées d'une ailette 60. Tout cela dépend des applications.

Les premières 31 et les secondes pales 51 sont réparties circulairement de manière non régulière pour diminuer les bruits en combinaison avec la présence de la pièce de liaison 50,51.

En variante le ventilateur 9 présente uniquement une première série 30 de pales réparties circulairement de manière non régulière pour diminuer les bruits. Le ventilateur peut être doté d'autres moyens prévus pour réduire les bruits compte tenue de la

présence de la pièce de liaison 50, 51.

Dans un mode de réalisation le corps 14 est en contact direct avec le support de l'alternateur.

Avantageusement pour réduire les bruits et filtrer les vibrations le corps 14 du stator 13 n'est avantageusement pas en contact direct avec le support 15,16 ; des

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moyens élastiques intervenant entre le corps 14 et la périphérie externe du support ou carter 15, 16.

Plus précisément des tampons en élastomère 70,71 sont interposés axialement et radialement entre les extrémités axiales du corps14 et les extrémités libres des parties d'orientation axiale 72,73 des paliers 15,16 appartenant au support. Les tampons 70,71 ont une forme annulaire et ont en section une forme d'équerre en sorte qu'ils recouvrent partiellement la périphérie externe du corps 14. Les extrémités libres des parties 72,73 sont pour ce faire étagées intérieurement en diamètre pour formation d'un épaulement et épouser extérieurement la forme des tampons 70,71.

Grâce à ces dispositions la pièce de liaison et ses soudures avec les entrées des phases sont ménagées ainsi que les soudures des épingles 37 de manière décrite ciaprès.

En variante l'alternateur est refroidi par eau.

Dans les figures 2 à 5 l'alternateur est du type triphasé et comporte trois phases 20 à 22 avec pour chacune d'entre elles respectivement une entrée E1 à E3 et une sortie S1 à S3.

Dans les figures 6 à 9 l'alternateur est du type hexaphasé et comporte donc en plus des phases 20 à 22 constituants une première série de trois phases, une deuxième série de trois phases 23 à 25 avec pour chacune d'entre elles respectivement une entrée E'1 à E'3 et une sortie S'1 à S'3. Chaque phase comporte au moins un enroulement comprenant des éléments électriquement conducteur 37,38.

Dans tous les cas les entrées sont reliées à un point neutre et l'alternateur pour véhicule automobile comporte un stator 13 doté d'un corps 14 portant plusieurs phases 20 à 25 comprenant chacune, d'une part, une entrée E1 à E'3 et une sortie S1 à S'3 implantées à l'extérieur du corps 14 du stator 13, et d'autre part, des éléments électriquement conducteurs 37,38, qui sont agencés en réseaux de part et d'autre du corps 14 du stator 13 pour former un premier 12 et un deuxième 12'chignons et qui traversent le dit corps. Les éléments électriquement conducteurs 37,38 sont reliés entre

eux pour former lesdits réseaux et connecter l'entrée de la phase à la sortie de la phase en formant au moins un enroulement.

Pour diminuer la longueur des entrées et constituer le point neutre suivant l'invention un alternateur du type sus-indiqué est caractérisé en ce que l'un des chignons

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porte d'un côté du corps 14 du stator 13, d'une part, trois entrées E1 à E3-E'1 à E'3 et, d'autre part, une pièce de liaison électriquement conductrice 50, 51 reliant entre elles lesdites entrées.

La pièce de liaison, ici métallique par exemple en cuivre, permet donc de former de manière compacte, simple et économique le point neutre. Cette pièce est légère et permet de diminuer le poids du stator. La pièce de liaison permet de standardiser les entrées E1 àE3-E'1 à E'3.

Ici les entrées et les sorties des phases ont des sections identiques à celles des éléments électriquement conducteurs notamment pour des raisons économiques.

Dans les figures 2 à 9 La pièce de liaison 50,51 est reliée par soudage aux dites entrées.

La pièce de liaison 50,51 a une forme de secteur annulaire pour réduire l'encombrement et la résistance électrique du stator 13.

Le secteur annulaire constituant la pièce de liaison 50,51 est d'orientation axiale pour réduire au maximum l'encombrement diamétral du stator et éviter toute interférence avec la périphérie externe d'orientation axiale du support 15,16 de l'alternateur. Cette pièce de liaison consiste donc en une simple barrette cintrée.

La pièce de liaison 50,51 est recouverte d'une couche en matière électriquement isolante et est dénudée au niveau des entrées E1 à E3-E'1 à E'3 pour son soudage à celles-ci. Par exemple la pièce 50,51 est émaillée.

Les entrées E1 à E3 des figures 2 à 5 sont implantées sur une circonférence de même diamètre que celui sur lequel sont implantées les sorties S1 à S3 avec présence

d'un faible jeu entre la pièce de liaison et les deux sorties S2, S3 entourées par la pièce 50 ; l'autre sortie S1 étant décalée circonférentiellement par rapport à la pièce 50.

Dans les figures 6 à 9 les entrées E'1 à E'3 et la pièce de liaison 50,51 sont implantée sur une circonférence de diamètre différent de celui sur lequel sont implantées les sorties S'1 à S'3 associées aux dites entrées.

Les entrées E'1 à E'3 et la pièce de liaison 50,51 sont implantées sur une circonférence de diamètre supérieur à celui sur lequel sont implantées les sorties S'3 associées aux dites entrées.

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Cette disposition facilite la connexion des sorties S'1 à S'3 avec le dispositif de redressement 11 car les sorties sont plus proches radialement du dispositif 11. En outre la mise en place de la pièce de liaison 50,51 et sa fixation sur les entrées sont plus simple et plus rapide.

Bien entendu on peut inverser les structures en sorte qu'en variante les entrées E1

à E3-E'1 à E'3 et la pièce de liaison 50, 51 sont implantée sur une circonférence de diamètre inférieur à celui sur lequel sont implantées les sorties S1 à S3-S'1 à S'3 associées aux dites entrées.

Les sorties S1 à S3-S'1 à S'3 appartiennent au même chignon 12,12'que les entrées E1 à E3-E'1 à E'3 et s'étendent en saillie axiale par rapport aux entrées S1 à S3 - 8'1 à S'3 équipées de la pièce de liaison 50,51 et ce en direction opposée au corps 14 du stator 13.

Dans les modes de réalisations représentés les sorties sont implantées à l'arrière du stator 13 et sont adaptées à traverser de manière connue le palier arrière 16 pour se connecter au dispositif de redressement 11 à diodes. La longueur des sorties dépend

donc de la position du dispositif 11.

Bien entendu en variante les sorties S1 à S3-S'1 à S'3 n'appartiennent au même chignon 12,12'que les entrées E1 à E3-E'1 à E'3. Dans tous les cas les sorties s'étendent en saillie axiale par rapport au chignon concerné.

Ici les chignons 12, 12' sont axialement de même longueur axiale du fait notamment de la présence du ventilateur 9 plus performant. En variante l'un des chignons est plus long axialement que l'autre.

La pièce de liaison est adjacente aux sommets des éléments électriquement conducteurs 37,38, qui ici sont isolés électriquement les uns par rapport aux autres et par rapport au paquet de tôles, que présente de manière connue le stator 13. A cet effet ces

éléments 37, 38 ainsi que les entrées E1 à E3-E'1 à E'3 et les sorties S1 à S3-S'1 à S'3 sont recouverts d'une couche en matière électriquement isolante. Par exemple ces constituants sont émaillés.

La position de la pièce de liaison peut varier. Ici la pièce de liaison 50,51 est implantée axialement entre les sommets des éléments électriquement conducteurs 37,38, constitués par les extrémités axiales de ces éléments 37,38 appartenant au chignon

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12, 12' concerné, et le corps 14 du stator 13. La pièce de liaison est donc implantée axialement entre les sommets du chignon concerné et le corps 14.

Cela est rendu possible du fait que la pièce de liaison est implantée à l'une des périphéries interne et externe du chignon concerné. Dans les figures la pièce de liaison est implantée à la périphérie externe du chignon 12 ainsi entouré partiellement par cette pièce pour gêner le moins possible la ventilation de ce chignon. En variante cette pièce

est implantée à la périphérie interne du chignon.

Ici les éléments électriquement conducteurs 37,38, les entrées et les sorties sont en forme de barres métalliques et le corps 14 du stator 13 présente de manière précitée un paquet de tôles dotées d'encoches 39, 39' traversées par les éléments électriquement conducteurs 37,38.

Les encoches 39,39'sont radialement de forme oblongue et du type semifermées comme mieux visible dans les figures 4 et 9. Ces encoches sont axialement alignées pour former des rainures axiales et sont borgnes en étant ouvertes vers l'intérieur. Les encoches sont réparties circonférentiellement de manière régulière et sont traversées axialement par les éléments électriquement conducteurs 37 de section globalement rectangulaire pour autoriser le passage d'un courant électrique élevé et mieux remplir les encoches 39,39'. L'alternateur est ainsi de forte puissance.

Au moins une paire d'éléments électriquement conducteur 37 est montée à superposition dans chaque encoche 39, 39' pour formation d'une couche intérieure et d'une couche extérieure. Les éléments électriquement conducteurs 37, en forme de barres de section globalement rectangulaire, sont orientés radialement, leur longueur étant parallèle à l'axe de symétrie radial R de l'encoche. Les barres 37 sont montées axialement par enfilage dans les encoches. Bien entendu on peut monter radialement les barres dans les encoches et fermer celles-ci par des cales d'encoche ou par déformation plastique des bords délimitant les ouvertures des encoches. En variante les barres sont dénudées et un isolant électrique est intercalé entre les éléments conducteurs 37 et les contours des encoches.

Les éléments conducteurs 37 sont ici en forme de U et présentent donc des branches montées par enfilage axial dans les encoches 39, 39' pour constituer les couches internes et externes et un fond raccordant les branches à l'extérieur du corps 14. Les extrémités des branches sont reliées entre elles par soudage à l'extérieur du corps

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14. Une extrémité libre d'une branche d'une couche interne est fixée par soudage à une extrémité libre d'une branche d'une couche externe comme visible dans les figures 4 et 8 ; l'écart entre deux encoches 39, 39' contenant les branches internes et externes destinées à être soudées l'une à l'autre correspondant à un pas de pole magnétique entre un pole Nord et un pole Sud du rotor 4.

Les fonds des U sont vrillés pour pouvoir passer d'une branche interne à une branche externe. Les éléments électriquement conducteurs 37 sont montés en série entre les entrées et les sorties concernées pour constituer au moins un enroulement par phase.

Les enroulements des phases sont ici du type ondulé en sorte que de manière connue les enroulements des phases sont décalés circonférentiellement les un par rapport aux autres.

Les extrémités soudées des branches et les fonds des U des éléments électriquement conducteurs 37, ici en forme d'épingles, sont donc agencés en réseaux de part et d'autre du corps 14 du stator 13 pour former le premier chignon 12'et le deuxième chignon 12. Le chignon 12, situé à l'arrière de l'alternateur, comporte les entrées et les sorties des phases ainsi que les fonds des U formant les têtes des épingles 37 constituant les éléments électriquement conducteurs. Le chignon 12'comporte les extrémités soudées des épingles 37 traversant axialement le corps 14. Cette disposition facilite la fabrication du stator 13.

En variante les épingles 37 sont en deux parties en sorte que des soudures existent au niveau des têtes des épingles 37 et du chignon 12.

Bien entendu les épingles et donc les barres peuvent être de section ronde ou carrée. Dans tous les cas grâce aux barres les chignons 12, 12' sont de faible longueur.

Dans les figures 2 à 9 le rotor 4 présente des roues polaires dotées chacune de huit dents ce qui correspond à 16 pôles magnétiques (8 pôles par roue 6,7), tandis que le stator présente 96 encoches. Bien entendu ce nombre dépend des applications. Par exemple on peut adopter une disposition à 12 pôles magnétiques et 72 encoches.

Dans les figures 2 à 5 il est prévu une paire d'éléments conducteurs 37 par encoche 39 et on voit en 38 des épingles d'inversion telles que décrites dans le document WO 92/0657, auquel on se reportera pour plus de précisions, pour créer un deuxième enroulement par phase. Les épingles d'inversion 38 s'étendent axialement et circonférentiellement. Elles sont implantées chacune en dessous d'une sortie.

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Ainsi grâce aux épingles d'inversion 38 au bout d'un tour de stator on passe dans une autre encoche pour former un deuxième enroulement, les encoches du premier enroulement étant adjacentes à celles du second enroulement en étant décalées d'un angle électrique de 300.

Ici les branches des épingles 37 d'un enroulement d'une phase sont décalées de six encoches les unes par rapport aux autres pour pouvoir installer dans l'intervalle les

enroulements des autres phases. Pour passer d'un enroulement d'une même phase à l'autre il suffit de réaliser un décalage de 7 encoches via les épingles 38. Les trois sorties 81 à 83 sont connectées à un dispositif de redressement 11.

Une seule pièce de liaison 50 est prévue pour relier les trois entrées E1 à E3 et constituer le point neutre.

Dans les figures 6 à 9 il est prévu deux paires d'éléments électriquement conducteurs 37 montées à superposition dans chaque encoche 39'et l'alternateur du type hexaphasé comporte donc en plus des phases 20 à 22, constituants une première série de trois phases, une deuxième série de trois phases 23 à 25 avec pour chacune d'entre elles respectivement une entrée E'1 à E'3 et une sortie S'1 à S'3. Deux séries de trois entrées et deux séries de trois sorties sont donc prévues. Les deux séries de trois phases sont montées en parallèle en sorte qu'il est prévu deux dispositifs de redressement par exemples à diodes. Ces deux dispositifs sont dans une forme de réalisation montés côte à côte et symétriquement comme dans le document FR-A-2 687 861.

Chaque phase comporte deux enroulements formés d'épingles 37 montées en série comme dans les figures 2 à 5. Les deux séries sont agencées en sorte que dans une encoche 39'les branches inférieure et supérieure appartiennent à la même série et les deux branches intermédiaires à l'autre série. La branche inférieure de l'une des séries de phase est reliée à une branche supérieure de la même série comme dans les figures 2 à 5. Les sorties appartiennent à la série intermédiaire.

Dans ce mode de réalisation les deux séries de trois phases comportent chacune un point neutre comme visible à la figure 7 en sorte qu'il est prévu deux pièces de liaison 50,51 chacune reliant entre elles les trois entrées d'une même série de trois phases. Les pièces de liaison 50,51 sont décalées circonférentiellement l'une par rapport à l'autre en étant implantées sur la même circonférence de diamètre supérieur a celui de l'implantation des sorties.

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En variante l'une des séries comporte des enroulements montés en triangle en sorte qu'il est prévu qu'une seule pièce de liaison.

On notera que dans les figures 2 à 9 les entrées sont formées par des demi- épingles comportant chacune une portion médiane rectiligne traversant axialement une encoche 39, 39' et deux portions terminales s'étendant de part et d'autre de la partie médiane. Dans les figures 2 à 5 les entrées sont décalées circonférentiellement par rapport aux sorties, tandis que dans les figures 6 à 9 les entrées et les sorties sont alignées radialement. Dans tous les cas les sorties et les entrées appartiennent à une barre traversant le corps 14.

Chaque portion terminale d'une entrée comporte une partie inclinée se raccordant à la portion médiane et prolongée par une partie libre rectiligne. Ce sont donc les parties libres et rectilignes d'orientation axiale qui sont destinées à être soudées sur la pièce de liaison 50,51. Les entrées appartiennent à des branches montées à la périphérie externe des encoches 39,39'.

En variante, comme représenté à la figure 12, la partie libre rectiligne des entrées est plus courte en sorte que la résistance électrique est encore réduite. Il en résulte que la pièce de liaison 50 est adjacente à l'extrémité axiale concernée du corps 14 du stator 13
En variante la pièce de liaison 50,51 présente des pattes radiales ou axiales fixées

sur les dites parties libres rectilignes pour selon les applications éloigner plus la pièce de liaison des enroulements des phases.

Bien entendu la pièce de liaison 50,51 en variante est en forme de secteur annulaire d'orientation transversale. Cette solution est plus encombrante mais est favorable pour la ventilation.

Les encoches 39, 39' sont ici identiques pour des raisons de standardisation en sorte que les épingles des figures 2 à 5 ont une plus grande taille que celles des figures 6 à 9.

En variante les encoches 39,39'sont de taille différente.

Bien entendu on peut adopter les dispositions décrites dans le document WO 92/06527 à 12 pôles magnétiques et 36 encoches avec deux paires d'éléments électriquement conducteurs par encoche montée l'une au-dessus de l'autre, chaque paire comportant deux conducteurs placés côte à côte.

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En variante le corps du stator est dépourvu d'encoches ; les éléments électriquement conducteurs traversant l'ouverture centrale du corps 14 en étant fixés à la périphérie interne du corps 14 par un matériau électriquement isolant comme décrit dans le document US-A-5 097 167 auquel on se reportera pour plus de précisions. Un seul enroulement par phase peut donc être prévu. On peut bien entendu prévoir un plus grand nombre de phases.

Bien entendu en variante les éléments électriquement conducteurs sont des fils conformés pour formation de bobines séparées ou enchevêtrées.

Ici les éléments électriquement conducteurs 37,38, la ou les pièces de liaison 50,51, les entrées E1 à E'3 et les sorties S1 à S'3 sont en cuivre. En variante ces pièces sont en aluminium.

L'alternateur selon l'invention est un alternateur fiable de forte puissance électrique, compact peu bruyant et insensible aux vibrations.

On peut augmenter encore la puissance électrique en conformant le bobinage 5 du rotor 4 comme décrit dans le document FR 00 06853 déposé 29/05/2000. Plus

précisément on effectue une mise en forme déterminée du bobinage 5 à l'aide d'un outillage de conformage, qui exerce, d'une part, un effort axial sur au moins une zone annulaire radiale du bobinage de façon à la déformer et à déterminer la dimension axiale du bobinage, et, d'autre part, un effort sur une face périphérique externe annulaire du bobinage 5 de façon à la conformer selon une forme convexe. Le bobinage 5 est enroulé

sur le noyau central du rotor délimité par les flasques des roues polaires 6, 7. De préférence à cet effet le noyau est distinct des roues polaires 6,7 en étant intercalé axialement entre celles-ci.

Ainsi, comme visible à la figure 1 de ce document, le bobinage 5 a globalement une forme de tonneau et vient au plus près radialement des dents du rotor 4 et axialement des flasques des roues polaires 6,7 du fait de l'absence de support pour la bobine 5 ; une feuille électriquement isolante étant interposée entre le bobinage et le noyau central du rotor sur lequel est enroulé le bobinage 5.

Le bobinage 5 a donc une puissance augmentée ce qui permet d'augmenter la magnétisation du rotor. Cette disposition est avantageuse lorsque l'alternateur est une machine réversible constituant un alterno-démarreur permettant de démarrer le moteur à combustion interne du véhicule automobile.

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En variante, en association avec les tampons 70, 71, une résine thermoconductrice déformable élastiquement est interposée radialement entre la périphérie externe des paliers 15,16 et le corps 14 du stator 13 pour bien dissiper l'énergie thermique depuis le corps 14 vers les paliers 15,16 comme décrit dans le document FR 00 13527 déposé le 06/10/2000. Cette disposition permet d'avoir un bobinage 5 en forme de tonneau de manière précitée et ménage encore plus la pièce de liaison 50,51 tout en ayant une réduction du bruit et une augmentation de la puissance électrique de la machine pour un même encombrement.

Avantageusement la pièce de liaison 50,51 est réalisée à partir d'un élément électriquement conducteur 37. La pièce de liaison 50,52 a donc la même section qu'un élément électiquement conducteur 37 et est fabriquée dans les figures illustrées à partir d'une épingle ce qui permet de réduire les coûts.

Ainsi qu'on le sait les éléments électriquement conducteurs 37,38 sont recouverts dans les encoches du corps 14 d'un vernis d'imprégnation immobilisant entre eux ces éléments. On peut alors adopter la solution décrite dans le document FR 99 16369 du 23/12/1999 et consistant à interposer un élément d'amortissement mécanique entre les éléments électriquement conducteurs et les encoches du stator. L'élément d'amortissement comprend par exemple du silicone et consiste dans un mode de réalisation en une colle au silicone. Cet élément d'amortissement est par exemple interposé entre une feuille en matériau thermodurcissable de préférence résistant à

l'abrasion, tel que du mylar@, et le fond et les parois latérales de l'encoche ; ladite feuille contenant les éléments électriquement conducteurs recouverts du vernis permettant une liaison entre les éléments conducteurs et la feuille. Bien entendu une autre feuille, formant cale d'encoche, ferme dans ce cas l'encoche et rejoint la feuille de mylar. Ainsi la colle de silicone permet d'amortir les vibrations apparaissant dans le paquet de tôles du corps du stator en sorte que les épingles 37 et la pièce de liaison 50,51 sont ménagées, que les bruits sont réduits et que les soudures sont ménagées. Le stator peut donc être monté directement dans le carter de l'alternateur.

Claims (21)

REVENDICATIONS

1) Alternateur pour véhicule automobile comporte un stator (13) doté d'un corps (14) portant plusieurs phases (20 à 25) comprenant chacune, d'une part, une entrée (E1 à E'3) et une sortie (S1 à S'3) implantées à l'extérieur du corps (14) du stator (13), et d'autre part, des éléments électriquement conducteurs (37,38), qui sont agencés en réseaux de part et d'autre du corps (14) du stator (13) pour former un premier (12) et un deuxième (12') chignons et qui traversent le dit corps, dans lequel les éléments électriquement conducteurs (37,38) sont reliés entre eux pour former lesdits réseaux et connecter l'entrée de la phase à la sortie de la phase en formant au moins un enroulement,

caractérisé en ce que l'un des chignons (12, 12') porte d'un côté du corps (14) du stator (13), d'une part, trois entrées (E1 à E3-E'1 à E'3) et, d'autre part, une pièce de liaison électriquement conductrice (50,51) reliant entre elles lesdites entrées.

2) Alternateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de liaison (50,51) est reliée par soudage aux dites entrées.

3) Alternateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pièce de liaison (50, 51) a une forme de secteur annulaire.

4) Alternateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pièce de liaison (50,51) a une forme de secteur annulaire d'orientation axiale montée à la périphérie externe du chignon (12,12') portant les dites entrées.

5) Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les entrées (E1 à E3) sont implantées sur une circonférence de même diamètre que celui sur lequel sont implantées les sorties (S1 à S3).

6) Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les entrées (E'1 à E'3) et la pièce de liaison (50,51) sont implantées sur une circonférence de diamètre différent de celui sur lequel sont implantées les sorties (S'1 à S'3) associées aux dites entrées.

7) Alternateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les entrées (E'1 à

E'3) et la pièce de liaison (50,51) sont implantées sur une circonférence de

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diamètre supérieur à celui sur lequel sont implantées les sorties (S'1 à S'3) associées aux dites entrées.

8) Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les sorties (S1 à S3-S'1 à S'3) appartiennent au même chignon (12,12') que les entrées (E1 à E3-E'1 à E'3) et s'étendent en saillie axiale par rapport aux entrées (S1 à S3-S'1 à S'3) équipées de la pièce de liaison (50,51) et ce en direction opposée au corps (14) du stator (13).

9) Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la pièce de liaison (50,51) est implantée axialement entre les sommets des éléments électriquement conducteurs (37,38), constitués par les extrémités axiales de ces éléments (37,38) appartenant au chignon (12,12') concerné, et le corps (14) du stator (13.).

10) Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que les éléments électriquement conducteurs (37,38), les entrées (E1 à E'3) et les sorties (S1 à S'3) sont en forme de barres.

11) Alternateur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le corps (14) du stator (13) comporte un paquet de tôles dotées intérieurement d'une pluralité d'encoches (39,39') traversées par les éléments électriquement conducteurs (37,38) en forme de barres.

12) Alternateur selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'au moins une paire d'éléments électriquement conducteur (37) est montée à superposition dans chaque encoche (39,39') pour formation d'une couche intérieure et d'une couche extérieure.

13) Alternateur selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte deux enroulements par phase montés en série.

14) Alternateur selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce qu'il comporte deux paires d'éléments électriquement conducteurs (37) montées à superposition dans chaque encoche (39'), en ce qu'il comporte deux séries de trois phases (20à 22-23à25) et en ce qu'au moins une des séries de trois phases est dotée d'une pièce de liaison (50,51).

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15) Alternateur selon la revendication 14, caractérisé en ce que les deux séries de trois phases sont montées en parallèles et en ce que chaque série de trois phases comporte une pièce de liaison (50,51).

16) Alternateur selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé en ce que les éléments électriquement conducteurs (37,38), les entrées (E1 à E'3) et les sorties (S 1 à S'3) sont en forme de barres de section carrée ou rectangulaire.

17) Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1à16, caractérisé en ce qu'il comporte un support (15,16) portant le corps (14) du stator (13) et en ce que des moyens élastiques (70,71) interviennent entre le support et le corps du stator pour leur découplage mécanique.

18) Alternateur selon la revendication 17, caractérisé en ce que des tampons en élastomère (70,71) sont interposés axialement et radialement entre les extrémités axiales du corps (14) du stator (13) et les extrémités libres des parties d'orientation axiale (72,73) de paliers (15,16) appartenant au support (15,16).

19) Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1à18, caractérisé en ce qu'il comporte un support (15,16) portant le corps (14) du stator (13) et un rotor rotatif (4) portant un ventilateur (9) pour ventiler le chignon (12,12') portant la pièce de liaison (50,51) et en ce que le ventilateur (9) comporte au moins une première série (30) de premières pales (31) réparties circonférentiellement de manière non régulière.

20) Alternateur selon la revendication 19, caractérisé en ce que le ventilateur (9) présente un flasque (29) portant deux séries de pales (30,50) ; les pales (51) de la deuxième série (50) de pales étant, d'une part, plus courtes que celles (31), dites premières pales, de la première série (30) de pales et d'autre part, implantées radialement au-dessus de la périphérie interne de la première série (30) de pales dans au moins un canal (40) délimité par deux premières pales (31) consécutives.

21) Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisé en ce que la pièce de liaison est réalisée à partir d'un élément électriquement conducteur.