FR2818822A1

FR2818822A1 - Alternateur pour vehicule automobile

Info

Publication number: FR2818822A1
Application number: FR0116658A
Authority: FR
Inventors: Denis Even; Jean Luc Tarrago; Jean Claude Mipo; Pierre Faverolle
Original assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Current assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2002-06-28
Anticipated expiration: 2021-12-21
Also published as: WO2002050977A2; WO2002050976A3; WO2002050976A2; US7145273B2; KR20020076318A; EP1264386A2; KR20020076319A; JP4173734B2; US6930424B2; MXPA02008077A; FR2819117A1; FR2818822B1; MXPA02008076A; FR2819117B1; JP2004516784A; US20030011268A1; WO2002050977A3; JP2004516785A; EP1344297A2; US20030117033A1

Abstract

L'invention concerne un alternateur pour véhicule automobile comportant un stator (13) doté d'un corps (14) portant plusieurs phases 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, 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 ledit corps, dans lequel 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. Selon l'invention, l'un des chignons (12, 12') porte d'un côté du corps (14) du stator (13) trois entrées (E1 à E3 - E'1 à E'3), une partie de liaison électriquement conductrice (50, 51) reliant électriquement entre elles lesdites entrées.

Description

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 ledit 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 entrées des enroulements des phases sont connectées 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 susindiqué est caractérisé en ce que l'un des chignons porte d'un côté du stator, d'une part, trois entrées et, d'autre part, une partie de liaison électriquement conductrice d'orientation circonférentielle reliant électriquement 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 partie de liaison implantée au voisinage du corps du stator. Le

point neutre est, grâce à la partie 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 partie de liaison autorise une augmentation de la puissance électrique de l'alternateur.

La partie de liaison est une pièce d'adaptation légère ou un segment de pièce, qui est porté par l'un des chignons. Cette partie d'orientation circonférentielle est peu encombrante, a une taille qui dépend des applications et permet de rendre le stator plus compact. Elle favorise une réduction de la résistance électrique du stator et une standardisation des sorties.

La partie 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 partie de liaison est reliée par soudage à au moins une desdites aux entrées.

La partie 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.

De préférence, la partie de liaison a une forme de secteur annulaire monté à la périphérie externe du chignon portant lesdites entrées et dont la largeur est orientée axialement.

La partie 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 partie de liaison sur la périphérie interne ou externe des entrées.

De préférence, la partie de liaison est implantée axialement entre les sommets des éléments électriquement conducteurs, constitués par les extrémités axiales de ces éléments appartenant au chignon concerné, et le corps du stator.

Par exemple la partie de liaison est implantée axialement aux sommets des éléments électriquement conducteurs, constitués par les extrémités axiales de ces éléments appartenant au chignon concerné.

Avantageusement, la partie de liaison est une pièce de liaison reliant les entrées.

De préférence, les entrées comprennent chacune une partie libre d'orientation axiale, la pièce de liaison reliant ces parties libres.

Avantageusement, les entrées comprennent chacune une partie libre d'orientation circonférentielle, la pièce de liaison reliant ces parties libres.

Par exemple, deux entrées sont reliées par une épingle, la partie de liaison étant constituée d'une portion d'extrémité de la troisième entrée recourbée dans le sens circonférentiel et étant soudée sur ladite épingle.

De préférence, lesdites deux entrées reliées par ladite épingle sont consécutives en suivant la périphérie du chignon.

Avantageusement, lesdites deux entrées reliées par ladite épingle ne sont pas consécutives en suivant la périphérie du chignon, ladite troisième entrée étant reliée à ladite épingle par une portion d'extrémité périphérique.

Par exemple, la partie de liaison se prolonge par une portion libre d'orientation axiale.

De préférence, la partie de liaison constitue un prolongement circonférentiel d'une des trois entrées.

Par exemple, les deux autres entrées sont reliées à la partie de liaison chacune par une portion d'extrémité circonférentielle.

Pour réduire au maximum l'encombrement, les entrées et la partie 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.

Avantageusement les sorties appartiennent au même chignon que les entrées et s'étendent en saillie axiale par rapport aux entrées équipées de la partie de liaison et ce en direction opposée au corps du stator.

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 faible longueur, faciliter la fixation de la partie 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 partie de liaison sur les entrées.

Par exemple, les éléments électriquement conducteurs, les entrées et les sorties sont en forme de barres.

Avantageusement, les éléments électriquement conducteurs, les entrées et les sorties sont en forme de barres de section carrée ou rectangulaire.

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

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 partie de liaison relie entre elles les six entrées. En variante deux séries de trois phases reliées à 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 parties de liaison lorsque chaque série de trois phases comporte un point neutre, soit d'une partie 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, la partie de liaison est réalisée à partir d'un élément électriquement conducteur.

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

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

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 ;

les figures 5 à 7 sont des vues analogues aux figures 2 à 4 pour un second exemple de réalisation selon l'invention ; la figure 8 est une vue transversale d'une variante de réalisation de la partie de liaison selon l'invention ; la figure 9 est une vue en coupe transversale du stator de la figure 8 ; la figure 10 est une vue transversale d'une autre variante de réalisation de la partie de liaison selon l'invention ; la figure 11 est une vue en coupe transversale du stator de la figure 10. la figure 12 est une vue transversale d'un autre mode de réalisation de l'invention ; la figure 13 est une coupe transversale du stator de la figure 12 ; la figure 14 est une vue transversale d'une variante du mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 13 ; la figure 15 est une vue transversale d'une autre variante du mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 13, la figure 16 est une vue transversale d'une autre variante du mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 13, et la figure 17 est une vue transversale d'un autre mode de réalisation de l'invention.

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, ici par

l'intermédiaire d'un écrou, 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.

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 avant et arrière 6,7 portant chacune respectivement un ventilateur avant 8 et arrière 9 pour dans un encombrement axial donné augmentation de la puissance de l'alternateur et réduction des bruits de celle-ci. Chaque roue 6,7 est fixé sur l'arbre 2 doté de portions moletées à cet effet comme visible à la figure 1. Chaque roue comporte un flasque perpendiculaire à l'axe de l'arbre 2. Le bobinage d'excitation 5 est implanté axialement entre les deux roues 6, 7. A la périphérie externe des flasques sont ménagées de matière des dents s'étendant axialement. Les dents ont une forme trapézoïdale et sont dotées latéralement 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. Il y a ainsi imbrication des dents en sorte que dans une variante de réalisation des aimants permanents sont intercalés entre les dents pour augmenter encore la puissance de la machine. Par exemple des rainures profilées sont ménagées dans les bords latéraux des dents pour recevoir les aimants permanents comme décrit dans le document FR-A-2 748 248. 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, au niveau de

leur zone d'enracinement au flasque de la roue polaire concernée, chacune au moins un chanfrein antibruit pour réduire encore les bruits, notamment magnétiques, de l'alternateur. 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. Avantageusement deux séries de pales de longueur différente sont prévues comme décrit dans le document FR-A-2 811 156. Ainsi au moins une pale de la deuxième série de pales est intercalée entre deux pales consécutives plus longues de la première série de pales. Cette disposition permet de diminuer les bruits de l'alternateur tout en améliorant la ventilation de celui-ci. Les 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 présente 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 pour réguler la tension du bobinage 5.

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. Le pont est ici du type de celui décrit dans le document EP-A-0 743 738 auquel on se reportera pour plus de précisions. Ce pont comporte donc un dissipateur de chaleur positif sur lequel sont montées les diodes positives, un dissipateur de chaleur négatif, sur lequel sont montées les diodes

négatives, et un connecteur. Ici le dissipateur négatif est constitué par le flasque du palier arrière 16 de l'alternateur décrit ci-après. En variante le pont est du type de celui décrit dans le document FR 01 09 482 déposé le 16/07/2001. Dans ce cas le dissipateur positif comporte des ailettes de refroidissement, qui s'étendent dans la direction radiale de l'alternateur ; les diodes négatives portées par le palier arrière étant refroidies par convection et conduction. Ce type de pont est bien adapté à l'alternateur de grande puissance selon l'invention. Le 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. De manière connue le corps 14 consiste ici en un paquet de tôles présentant chacune des encoches. Ces encoches de forme oblongue constituent des rainures lorsque les tôles sont alignées et débouchent à la périphérie interne du corps 14. Le corps 14 entoure le rotor 4 avec présence d'un entrefer radial entre la périphérie interne du corps 14 et la périphérie externe du rotor 4.

Les enroulements sont agencés en réseaux pour former à leurs extrémités des chignons 12, 121 s'étendant, d'une part, en saillie axiale de part et d'autre du corps 14 ; et, d'autre part, radialement audessus des ventilateurs 8,9.

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 métalliques en étant ici à base d'aluminium. Ces paliers comportent de manière connue des pattes pour fixation de l'alternateur sur une partie fixe du véhicule automobile et liaison électrique de l'alternateur à la masse. 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, 9-rotor 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 des chignons 12, 12'set le bobinage 5, ainsi que le porte-balais 10 avec son régulateur de tension 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, ainsi qu'un capot de protection ajouré (non référencé) et de préférence en matière plastique 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 en 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.

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. En variante l'alternateur est refroidi par un liquide de refroidissement, tel que l'eau de refroidissement du moteur à combustion interne du véhicule automobile ; le palier arrière comportant des canaux comme décrit par exemple dans le document DEA-100 19 914 auquel on se reportera pour plus de précisions. Le stator est dans ce cas monté à l'aide de tampons en matière élastique, par exemple en élastomère, sur le carter pour filtrer les vibrations et réduire les

bruits. Il en est de même à la figure 1, les tampons à section en forme d'équerre étant non référencés.

Ces tampons interviennent entre les extrémités libres de la partie périphérique d'orientation axiale des paliers et les extrémités axiales en vis à vis du corps 14. Ces tampons constituent des moyens élastiques d'amortissement à action radiale et axiale pour découplage mécanique du corps 14 du stator par rapport au carter constitué par les paliers 15,16. Les paliers comportent également chacun un flasque transversal portant centralement le roulement à billes 17,18 concerné et se raccordant à la partie périphérique concernée. En variante les moyens élastiques d'amortissement interviennent au niveau des encoches 39, 39' entre les bords de celles-ci et les éléments électriquement conducteurs, décrits ci-après, montés dans celles-ci comme décrit dans le document FR 99 16369 déposé le 23/12/1999 et publié sous le numéro FR-A-2 803 126. En variante de la résine thermoconductrice déformable élastiquement est interposée radialement entre la périphérie externe du corps 14 et la périphérie interne de l'un des paliers, tel que le palier avant, comme décrit dans le document FR 00 13527 déposé le 06/10/2000. Dans ce cas le bobinage 5 du rotor 4 peut être constitué à partir d'un élément conducteur enroulé et enrobé d'une couche de liaison, par exemple du type thermodurcissable, comme décrit dans le document FR-A-2 809 546. Le bobinage 5 dégage plus de chaleur laquelle est évacuée par la résine thermoconductrice. En variante le corps 14 est monté directement sur les paliers.

En variante le rotor comporte des pôles saillants comme décrit dans le document FR 01 00122 déposé le 05/01/2001 ; des aimants permanents étant reçus dans des logements réalisés dans le paquet de tôles que comporte le rotor. Ces logements sont ouverts vers la périphérie externe du rotor et fermés axialement par des pièces

amagnétiques destinées à venir en butée contre les aimants.

Dans les figures 2 à 4 l'alternateur est du type triphasé et comporte trois phases 20 à 22 avec, pour chacune d'entre elles, respectivement une entrée El à E3 et une sortie Sl à S3. Les sorties, de manière connue, sont connectées au dispositif de redressement 11 du courant électrique sachant que les phases du stator 13 produisent un courant alternatif lorsque le rotor est excité et est entraîné en rotation par le moteur du véhicule via la poulie 1. Pour cette raison il faut redresser le courant alternatif pour alimenter en courant continu les consommateurs électriques du véhicule et recharger la batterie de celui-ci.

Dans les figures 5 à 7 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'l à S'3. Les sorties sont reliées de manière précitée au dispositif de redressement 11, comme décrit par exemple dans le document EP-A-0 743 738 précité ; le connecteur du dispositif 11 comportant des pattes de fixation des sorties appartenant à un réseau de plages électriquement conductrices. La fixation des sorties sur les pattes est réalisée par exemple par sertissage ou soudage. Chaque phase comporte au moins un enroulement comprenant des éléments électriquement conducteurs 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 El à E'3 et une sortie Sl 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 réseau de part et d'autre du corps 14 du

stator 13 pour former un premier 12 et un deuxième 12' chignons et qui traversent ledit 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. Ces éléments conducteurs sont ici en forme de barres. Les barres ont ici une section, de forme rectangulaire et appartiennent avantageusement à des épingles. Les éléments conducteurs sont ici montés par paire dans le sens radial dans les encoches ; la longueur des barres étant parallèle aux bords latéraux des encoches.

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 porte d'un côté du corps 14 du stator 13 trois entrées El à E3-E'1 à E'3, une partie de liaison électriquement conductrice 50 d'orientation circonférentielle reliant entre elles lesdites entrées El à E3 et une autre 51 les entrées E'1 à E'3. Chaque partie de liaison est formée par une pièce de liaison rapportée ou de portions d'épingles connectées.

La partie de liaison, ici métallique, par exemple en cuivre, permet donc de former de manière compacte, simple et économique le point neutre. Cette partie est légère et permet de diminuer le poids du stator. La partie de liaison permet de standardiser les entrées El à E3-E'1 à E'3, ici de même longueur et de section identique. La partie de liaison a avantageusement la même section que celle des entrées.

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

La partie de liaison 50,51 est généralement reliée par soudage aux dites entrées.

La partie de liaison 50,51 a suivant une caractéristique une forme de secteur annulaire pour

réduire l'encombrement et la résistance électrique du stator 13.

Ce secteur présente une longueur en arc de cercle orientée circonférentiellement, une largeur et une hauteur. Ici la hauteur ou épaisseur est inférieure à la largeur.

Le secteur annulaire constituant la partie de liaison 50,51 présente une largeur 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. En variante la largeur est orientée radialement. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 2 à 11 cette partie de liaison consiste donc en une pièce indépendante en forme de barrette cintrée.

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

Comme visible par exemple à la figure 2 les entrées sont soudées sur la largeur de la pièce 50,51.

Plus précisément les entrées ayant une section rectangulaire, c'est la largeur des entrées qui est soudée sur la largeur de la pièce 50,51 c'est-à-dire à plat.

Les entrées El à E3 des figures 2 à 4 sont implantées sur une circonférence de même diamètre que celui sur lequel sont implantées les sorties SI 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 SI est décalée circonférentiellement par rapport à la pièce 50.

Dans les figures 5 à 7 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 S3 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'1 à S'3 associées aux dites entrées.

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

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

Dans des modes de réalisations représentés les sorties sont implantées à l'arrière du stator 13 et sont adaptées pour 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 SI à S3-S'1 à S'3 n'appartiennent pas au même chignon 12, 12'que les entrées El 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. En variante l'un des chignons est plus long axialement que l'autre.

La pièce de liaison peut être 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 pour formation du corps 14. A cet effet ces éléments 37,38 ainsi que les entrées El à E3-E'1 à E'3 et les sorties Sl 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. La pièce de liaison 50,51 peut être 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. La pièce de liaison est donc implantée axialement entre les sommets du chignon et le corps 14.

Cela est rendu possible du fait que la pièce de liaison est implantée à l'une des périphéries interne ou 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.

Les éléments électriquement conducteurs 37,38 les entrées et les sorties sont en forme de barres métalliques de section rectangulaire 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 éléments conducteurs 37 sont, de manière précitée, des barres de section rectangulaire ici conformées en forme de U et présentent donc des branches

montées par enfilage axial dans les encoches 39, 39'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 14. L'écart entre deux encoches 39, 39'contenants les branches 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 en sorte que l'une des branches du U, dite branche supérieure, est montée dans le fond d'une encoche tandis que l'autre branche, dite branche inférieure, est montée au niveau de la partie débouchante d'une encoche suivante de la même phase. Les éléments conducteurs 37 sont donc montés par couches inférieure et supérieure dans les encoches en étant isolés électriquement entre eux. 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 uns 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 1-'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 les 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 7 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. En variante chaque roue polaire 6,7 comporte 7 pôles.

Dans les figures 2 à 4 chaque phase comporte deux enroulements et il est prévu une paire d'éléments conducteurs 37 par encoche 39. 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 relier le premier enroulement à un deuxième enroulement d'une même phase. Les épingles d'inversion 38 s'étendent axialement et circonférentiellement. Elles sont implantées chacune en dessous d'une sortie.

Ainsi, grâce aux épingles d'inversion 38 au bout d'un tour de stator on passe dans une autre encoche pour rejoindre le deuxième enroulement. Dans une forme de réalisation les enroulements d'une même phase sont montés dans des encoches adjacentes. De manière connue en matière de bobinage, chaque paire d'encoche adjacente d'une même phase est décalée de la paire d'encoches adjacentes suivante de cette phase d'un nombre d'encoches nécessaires pour le montage des enroulements des autres phases. Les éléments conducteurs sont donc montés à superposition dans chaque encoche pour formation d'au moins une paire d'éléments conducteurs

montés à superposition et formation d'une couche inférieure ou couche intérieure et d'une couche supérieure ou couche extérieure.

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

Les enroulements d'une même phase sont montés en série. En variante les enroulements sont montés en parallèle en sorte que l'on est en présence de six phases comme visible dans les figures 5 à 7. Dans ces figures 5 à 7 il est prévu deux paires d'éléments électriquement conducteurs 37 montrées 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 exemple 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.

Dans ce mode de réalisation les deux séries de trois phases comportent chacune un point neutre comme visible à la figure 6 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 à celui de l'implantation des sorties.

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 7 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 4 les entrées sont décalées circonférentiellement par rapport aux sorties, tandis que dans les figures 5 à 7 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'.

Les figures 8 à 16 montrent plusieurs variantes de disposition des parties de liaison 50,51.

Dans la variante représentée aux figures 8 et 9, la partie terminale des entrées est plus courte en sorte que la résistance électrique est encore réduite. Chaque partie de liaison 50,51 est formée par une pièce en forme d'un segment annulaire qui est soudé par sa largeur (à plat) sur la face latérale appropriée de chaque partie terminale. Il en résulte que la pièce de . liaison 50 est adjacente à l'extrémité axiale concernée du corps 14 du stator.

Dans la variante représentée aux figures 10 et 11, les extrémités libres rectilignes de chaque partie terminale des entrées et sont recourbées dans la direction circonférentielle ou périphérique et constituent des pattes sur lesquelles est alors soudée une pièce de liaison. C'est l'épaisseur de la pièce qui sert au soudage les pattes augmentant la zone de soudage.

On constate que cette pièce est située au niveau des sommets des chignons ce qui l'éloigne des enroulements des phases.

Cette solution est plus encombrante axialement mais est favorable pour la ventilation.

Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 12 et 13, deux premières entrées neutres sont reliées par une épingle 160 comportant une portion s'étendant circonférentiellement et étant en une pièce avec les portions inclinées de deux épingles formant deux entrées E2-E3 qui se succèdent à la périphérie du chignon. La troisième entrée neutre El comporte une portion d'extrémité qui est recourbée dans le sens circonférentiel. Elle s'étend jusqu'à la partie 160 de façon à pouvoir être reliée à celle-ci par un seul point de connexion réalisé par exemple sous la forme d'une soudure 162 par faisceau d'électrons. Le soudage est donc réalisé, en considérant la section rectangulaire de l'épingle 160, au niveau de la longueur de l'épingle.

Ainsi, il est possible de connecter le point neutre avec une seule soudure reliant uniquement deux conducteurs spécifiques, augmentant ainsi la fiabilité de la connexion électrique. On constate que la portion d'extrémité 160'est soudée sur la face de la partie 160 qui est axialement extérieure.

En variante, la portion 160'de la troisième entrée neutre El peut se prolonger au-delà du point de soudure par une portion libre d'orientation axiale 163 de courte longueur, comme sur la figure 14, ou de grande longueur, comme sur la figure 15. Cette dernière disposition est particulièrement avantageuse pour relier les trois entrées au dispositif de redressement de courant 11.

En variante, représentée sur la figure 16, les deux entrées E2, E3 reliées par la portion d'épingle périphérique 160 ne sont pas consécutives en suivant la périphérie du chignon (12, 12'), la troisième entrée El

étant intercalée entre elles. Celle-ci comporte comme sur la figure 12 une portion d'extrémité périphérique 160, connectée sous la portion 160.

Dans la variante des figures 12 à 16, pour constituer un point neutre on connecte deux pièces par un point de soudure.

Dans un autre mode de réalisation représenté sur la figure 17, la partie de liaison 50,51 constitue un prolongement d'une partie rectiligne d'une entrée, ici El, traversant axialement une encoche 39, 39'. La partie de liaison présente la forme d'un secteur annulaire d'orientation axiale auquel les deux autres entrées E2, E3 viennent se raccorder, par exemple par soudage. A cette fin l'extrémité de chaque entrée E2, E3 est recourbée de façon à former une patte de fixation parallèle à la partie 50,51, sous cette dernière dans la direction axiale du stator. Il est à noter que la partie 50,51 est située au niveau du sommet du chignon.

Il est possible de cette façon de connecter le point neutre avec deux soudures reliant trois conducteurs.

Bien entendu d'autres modes de constitution du neutre peuvent être envisagés en appliquant le principe qui vient d'être décrit. De même en ce qui concerne les enroulements on peut adopter les dispositions décrites dans le document FR 01 13553 déposé le 19/10/2001 pour avoir des têtes d'épingles de même longueur. Ainsi quatre couches d'éléments électriquement conducteurs sont prévues par encoche dans le sens radial comme dans les figures 5 à 7. Les deux couches supérieures d'une première encoche appartiennent à une même paire supérieure d'éléments électriquement conducteurs et les deux autres couches inférieures à une deuxième paire inférieure d'éléments électriquement conducteurs. La paire supérieure (les branches supérieures des épingles) est reliée par les fonds des U des épingles à une paire inférieure (les branches inférieures des même épingles) placée dans une seconde encoche consécutive de la même

phase. La paire inférieure de la première encoche est reliée par le fond des U des épingles à la paire supérieure placée dans une troisième encoche consécutive de la même phase ; la deuxième et la troisième encoches étant disposées symétriquement de part et d'autre de la première encoche en étant séparée de celle-ci par un nombre d'encoches nécessaires à l'implantation des éléments électriquement conducteurs des autres phases.

Bien entendu quatre éléments électriquement conducteurs sont en variante montés dans chaque encoches par paires comme décrit dans le document WO 92/06527 de manière précitée.

De même en variante l'alternateur est un alternodémarreur c'est à dire une machine réversible constituant un alternateur lorsque la poulie est entraînée par le moteur du véhicule automobile ou un démarreur pour entraîner le moteur du véhicule via la poulie comme décrit par exemple dans le document FR-A-2 806 224. Dans ce cas l'un des paliers 15,16 porte au moins un capteur par exemple du type magnétique pour détecter le passage d'une cible magnétique portée par le rotor.

Le pont de redressements est alors un pont de redressement et de commande, qui dans un mode de réalisation est implanté à l'extérieur de l'alternateur réversible. Les sorties des phases sont alors reliées à un connecteur porté par l'alternateur et relié au dispositif de redressement et de commande par un câble.

Pour plus de précision on se reportera à ce document.

La machine électrique selon l'invention à partie de liaison est une machine de forte puissance, de faible encombrement, peu bruyante et bien refroidie.

Claims

REVENDICATIONS

1. Alternateur pour véhicule automobile comportant un stator (13) doté d'un corps (14) portant plusieurs phases (20 à 25) comprenant chacune, d'une part, une entrée (El à E'3) et une sortie (SI 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 ledit 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) trois entrées (El à E3-E'1 à E'3), et une partie de liaison électriquement conductrice (50, 51) d'orientation circonférentielle reliant électriquement entre elles lesdites entrées.

2. Alternateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de liaison (50,51) est reliée par soudage à au moins une desdites entrées.

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

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

5. Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la partie 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).

6. Alternateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la partie de liaison (50,51) est implantée axialement au sommet des éléments électriquement conducteurs (37,38), constitués par les extrémités axiales de ces éléments (37,38) appartenant au chignon (12, 12') concerné.

7. Alternateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie de liaison est une pièce de liaison (50,51) reliant les trois entrées (El à E3-El'à E3').

8. Alternateur suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les entrées (El à E3-E'1 à E'3) comprennent chacune une partie libre d'orientation axiale, la pièce de liaison (50,51) reliant ces parties libres.

9. Alternateur suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les entrées (El à E3-E'1 à E'3) comprennent chacune une partie libre d'orientation circonférentielle, la pièce de liaison (50,51) reliant ces parties libres.

10. Alternateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que deux entrées parmi (El à E3-E'1 à E'3) sont reliées par une épingle (160), la partie de liaison (50,51) étant constituée d'une portion d'extrémité (160') de la troisième entrée recourbée dans le sens circonférentiel et étant soudée sur l'épingle (160).

11. Alternateur suivant la revendication 10, combinée avec la 4, caractérisé en ce que lesdites deux entrées reliées par ladite épingle (160) sont consécutives en suivant la périphérie du chignon (12, 12').

12. Alternateur suivant la revendication 10 combinée avec la 4, caractérisé en ce que lesdites deux entrées reliées par ladite épingle (160) ne sont pas

consécutives en suivant la périphérie du chignon (12, 12'), ladite troisième entrée étant reliée à ladite épingle (160) par une portion d'extrémité circonférentielle.

13. Alternateur suivant l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que la partie de liaison (50,51) se prolonge par une portion libre d'orientation axiale (163).

14. Alternateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que la partie de liaison (50,51) constitue un prolongement circonférentiel d'une des trois entrées (El à E3-E'1 à E'3).

15. Alternateur suivant la revendication 14, caractérisé en ce que les deux autres entrées sont reliées à la partie de liaison (50,51) chacune par une portion d'extrémité circonférentielle.

16. Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les entrées (El à E3) sont implantées sur une circonférence de même diamètre que celui sur lequel sont implantées les sorties (SI à S3).

17. Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les entrées (E'1 à E'3) et la partie 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 auxdites entrées.

18. Alternateur selon la revendication 17, 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 supérieur à celui sur lequel sont implantées les sorties (S'1 à S'3) associées auxdites entrées.

19. Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que les sorties (SI à S3-S'1 à S'3) appartiennent au même chignon (12,

12') que les entrées (El à E3-E'1 à E'3) et s'étendent en saillie axiale par rapport aux entrées (El à E3-E'1 à E'3) équipées de la partie de liaison (50,51) et ce en direction opposée au corps (14) du stator (13).

20. Alternateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments électriquement conducteurs (37,38), les entrées (El à E'3) et les sorties (SI à S'3) sont en forme de barres.

21. Alternateur selon la revendication 20, caractérisé en ce que les éléments électriquement conducteurs (37, 38), les entrées (El à E'3) et les sorties (SI à S'3) sont en forme de barres de section carrée ou rectangulaire.

22. Alternateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, 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 partie de liaison (50, 51).

23. Alternateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie de liaison est réalisée à partir d'un élément électriquement conducteur.