FR2827435A1

FR2827435A1 - Agencement de redressement de courant pour machines electriques tournantes, notamment alternateurs pour vehicule automobile

Info

Publication number: FR2827435A1
Application number: FR0109477A
Authority: FR
Inventors: Michel Aeschlimann; Serge Masriera
Original assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Current assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date: 2001-07-16
Filing date: 2001-07-16
Publication date: 2003-01-17
Anticipated expiration: 2021-07-16
Also published as: FR2827435B1

Abstract

L'invention concerne un agencement de redressement de courant pour machines électriques tournantes, notamment alternateurs pour véhicule automobile. L'agencement comprend un support (50) d'une pluralité de diodes positives (52), présentant la forme générale d'une plaque (51) de forme allongée et formant un radiateur portant sur sa face frontale avant (54) orientée vers l'axe de la machine des ailettes de refroidissement (62) qui s'étendent dans l'écoulement axial, dans la direction radiale de la machine. L'agencement est caractérisé en ce que le radiateur positif est réalisé sous forme d'au moins une pièce moulée (50) dont la face orientée vers l'axe précité porte un grand nombre de fines ailettes de refroidissement radiales (62) pour augmenter la surface d'échange thermique et en ce que les bouts (64) d'au moins certaines ailettes radiales (62) sont reliées par une barrette de liaison (70). L'invention est utilisable pour des alternateurs de véhicule automobile.

Description

L'invention concerne un agencement de redressement de courant pour machines électriques tournantes, notamment alternateurs pour véhicule automobile, du type comprenant un dispositif de support d'une pluralité de diodes positives, présentant la forme générale d'une plaque de forme allongée, un support d'une pluralité de diodes négatives en forme de plaque faisant avantageusement partie du palier arrière du rotor de la machine, un connecteur des diodes et un dispositif de refroidissement par création d'un écoulement forcé d'un fluide de refroidissement tel que de l'air dans la direction axiale de la machine, à travers l'agencement de redressement, les supports des diodes positives et négatives et le connecteur étant superposés dans le sens de l'axe de la machine et le support de diodes positives portant sur sa face frontale des ailettes de refroidissement de façon à former un radiateur, qui s'étendent dans l'écoulement axial, dans la direction radiale de la machine. Les supports sont métalliques, ainsi que la palier arrière relié à la masse.

Un agencement de redressement de ce type permettant de transformer le courant alternatif induit du stator de la machine en courant continu pour alimenter les différents consommateurs du véhicule est déjà connu par le brevet français NO 2 687 861 de la demanderesse. Les figures 1 et 2 illustrent cet agencement redresseur. La figure 1 montre en 16 deux plaques de support des diodes négatives portant la référence 22, qui sont disposées selon une configuration en V. Chaque plaque négative présente la forme d'un secteur circulaire à pans coupés dont la périphérie interne 20 est en retrait de la périphérie extérieure d'ouvertures 14 qui sont ménagées dans le pallier arrière 10 de la machine et destinées à laisser passer un flux d'air axial de refroidissement.

Les diodes négatives 22 sont disposées en contact mécanique et électrique avec la paroi supérieure de leurs plaques de support. Les figures 1 et 2 montrent en outre

en 18 deux supports de diodes positives 34, chacun formé par un profilé extrudé en aluminium et globalement situé en face des ouvertures 14. Ces profilés accomplissant la fonction de radiateurs n'ont aucun contact mécanique ou électrique avec le palier arrière 10 et leur refroidissement est uniquement assuré par convection, c'est-à-dire par le flux d'air traversant les ouvertures 14 et produit de façon connue en soi par un ventilateur solidaire en rotation du rotor de l'alternateur. Chaque radiateur 18 est associé à une plaque négative 16. Il comprend une paroi plane arrière 32, perpendiculaire à la face supérieure plane de la plaque négative associée. Sur cette face 32 qui est située à la périphérie extérieure des ouvertures 14 sont montées les diodes positives 34. Sur sa face frontale orientée vers l'axe X de la machine sont prévues des ailettes de refroidissement 40 qui s'étendent donc radialement dans le flux d'air de refroidissement et sont soumis à un refroidissement par convection. On constate que les deux extrémités de chaque ensemble formé par une plaque négative 16 et un radiateur positif 18 sont fixées chacune par un tirant ou une vis 38,39 au flasque arrière 10 et que les deux radiateurs sont reliés par une barrette de liaison.

L'agencement de redressement, qui vient d'être décrit brièvement présente l'inconvénient majeur d'être encombrant et que le principe de la configuration des supports et de la disposition des diodes ne permet pas une augmentation de la capacité de refroidissement, ce qui rend cet agencement de redressement connu incompatible avec des alternateurs de plus forte puissance.

La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient de l'agencement de redressement connu.

Pour atteindre ce but, l'agencement de redressement selon l'invention est caractérisé en ce que le support des diodes positives est réalisé sous forme d'au moins une pièce moulée dont la face orientée vers l'axe précité

porte un grand nombre de fines ailettes pour augmenter la surface d'échange thermique et en ce que les bouts d'au moins certaines ailettes radiales sont reliés par une barrette de liaison.

Selon une caractéristique de l'invention, les ailettes de refroidissement radial sont groupées par trois et les bouts des ailettes extérieures d'un groupe sont reliés par la barrette de liaison, l'ailette centrale restant libre.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les barrettes de liaison des groupes d'ailettes précitées sont réunies et forment un muret continu s'étendant sur toute la partie de la périphérie radialement interne du radiateur, qui est occupé par les ailettes de refroidissement.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la Figure 1 est une vue de dessus d'un agencement de redressement de l'état de la technique, monté sur un palier arrière d'alternateur ; - la Figue 2 montre une partie de l'agencement selon la Figure 1, sans le palier arrière ;

- la Figure 3 est une vue en perspective d'un dispositif radiateur positif selon l'invention ; - la Figure 4 est une vue de dessus du radiateur positif selon la Figue 3 ; - la Figure 5 est une vue à plus grande échelle de la partie désignée par la flèche V de la Figure 3 ; - la Figure 6 est une vue en perspective d'un mode de réalisation perfectionné d'un radiateur positif selon l'invention ; - la Figure 7 est une vue de dessus du radiateur positif de la Figue 6 ;

- la Figure 8 est une vue en perspective d'une variante du mode de réalisation représenté sur la Figure 6 ; - la Figure 9 est une vue de dessus du radiateur positif selon la Figure 8, et - la Figure 10 est une vue de dessus, à plus grande échelle et avec arrachement, d'un radiateur positif selon la Figure 6, dans une version perfectionnée.

L'invention concerne plus particulièrement le support des diodes positif appelé ci-après radiateur positif d'un agencement de redressement de machine électrique tournante, notamment d'alternateur pour véhicule automobile. Les radiateurs positifs selon l'invention sont particulièrement adaptés pour des agencements redresseurs à fort rendement thermique, utilisable également dans des alternateurs pour des véhicules poids lourd.

Les radiateurs selon l'invention, désignés par la référence générale 50 sont réalisés par moulage, en une pièce, de préférence par injection d'aluminium sous pression.

Comme le montrent les figures, un radiateur positif selon l'invention présente la forme générale d'une plaque arquée 51 dans la surface supérieure de laquelle sont implantées de toutes façons appropriées connues les diodes positives, dans l'exemple représenté au nombre de six. Les diodes portent la référence 52 et leurs trous de réception dans la plaque la référence 52'. Les diodes sont reparties de façon sensiblement angulairement équidistantes sur le radiateur et disposées près du bord radialement interne 54 de celui-ci. Ce bord 54 est ondulé de façon à pénétrer en 56 dans les zones situées entre deux diodes positives adjacentes 52. On constate que le bord s'étend ainsi sur une étendue la plus longue possible à proximité des diodes. Le long du bord ondulé 54 s'étend un muret 58, qui présente ainsi également une forme ondulée.

Le radiateur 50 en forme de plaque est fixé à trois emplacements 60 sur le palier arrière de l'alternateur. Ces emplacements de fixation 60 sont situés au bord radialement externe 62 du radiateur, et présentent des trous pour le montage de douilles électriquement isolantes traversées par des vis ou des boulons de fixation.

Etant donné que le radiateur positif est obtenu par moulage, il est pourvu d'un grand nombre de fines ailettes de refroidissement 62, qui s'étendent radialement vers l'axe désigné par X sur la figure 1 de l'alternateur. Cet axe est également indiqué sur la figure 4. Les ailettes s'étendent dans un plan orienté à la fois radialement et parallèlement à l'axe de la machine. Les ailettes qui ont une extension importante à la fois dans la direction axiale et radiale procurent au radiateur une très grande surface d'échange thermique et compensent ainsi le manque de place à l'arrière des alternateurs. Le grand nombre des fines ailettes permet d'utiliser le radiateur selon l'invention dans des agencements de redressement, c'est-à-dire des ponts redresseurs, de fort ampérage nécessitant l'implantation de douze diodes, à savoir de six diodes sur le radiateur positif et de six diodes dans le radiateur négatif.

Cependant du fait que les ailettes 62 s'étendent radialement, les bouts 64 des ailettes 62 adjacentes sont très proches les unes des autres. La proximité des ailettes au niveau de leurs bouts a pour inconvénient une fragilité de l'outil de moulage entre les ailettes et une fragilité de l'outil de découpe utilisé pour supprimer les bavures de moulage entre ces ailettes. D'autre part, les rayons de sommet d'ailette sont extêmement faibles comme on le voit sur la figure 5. Ceci est encore aggravé par la dépouille nécessaire au démoulage des pièces.

Ainsi il existe un risque de mauvais remplissage du moule et de dépose d'aluminium dans le moule à cet endroit. A

ces problèmes s'ajoute la fragilité des ailettes lors des manipulations.

Les figures 6 à 9 montrent deux solutions aux problèmes qui viennent d'être exposés. Dans le mode de réalisation d'un radiateur positif perfectionné selon les figures 6 et 7 on groupe les ailettes par trois et on relie les bouts 64 des deux ailettes extérieures de chaque groupe 68 ainsi créées par une barrette de liaison 70, tandis que l'ailette centrale reste libre. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 8 et 9, les différentes barrettes de liaison 70 sont réunies pour former un muret de liaison continu 72 s'étendant entre les deux ailettes les plus extérieures.

La figure 10 illustre la possibilité avantageuse de réaliser des talons de lavage 74 associés aux barrettes de liaison, ce qui permet une optimisation des conditions de remplissage du moule. Ces talons 74 sont supprimés après l'opération de moulage et permettent d'obtenir de fines barrettes.

Les radiateurs positifs qui viennent d'être décrits présentent de nombreux avantages. Toutes les versions de réalisation représentées présentent l'avantage important d'une grande surface d'échange thermique que procure le grand nombre des fines ailettes de refroidissement. Etant donné que le radiateur est réalisé sous forme d'une plaque unique, les ailettes peuvent être implantées de façon régulière sur pratiquement tout le bord radialement interne du radiateur.

Les radiateurs positifs perfectionnés selon les figures 6 à 9 présentent des avantages supplémentaires tels qu'une rigidification de l'outil de moulage entre les ailettes, une augmentation du rayon de sommet des ailettes non reliées entre elles, ce qui apporte une minimisation du risque de mauvais remplissage du moule et de dépose d'aluminium dans le moule à cet endroit, une suppression du faible rayon en bout d'ailettes pour les ailettes reliées entre elles, ce qui contribue à la

suppression du risque d'un mauvais remplissage du moule ou de dépose d'aluminium dans le moule à cet endroit. Par conséquent l'invention procure des meilleures conditions de remplissage du moule. La canalisation du flux d'air dans les zones d'ailettes reliées entre elles assure une augmentation de l'efficacité du radiateur par un effet venturi. La rigidification du radiateur procurée par les barrettes de liaison ou le muret de liaison assurent une réduction du risque de détérioration des radiateurs lors des manipulations et une réduction du bruit par mise en résonance des ailettes. Il est encore à noter que l'invention procure une augmentation du volume d'aluminium dans un même encombrement et par conséquent une meilleure efficacité du radiateur dans les phases transitoires.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits.

Ainsi, le nombre de diodes dépend des applications, l'agencement de redressement étant équipé avec ou sans sortie du point neutre.

Chaque groupe d'ailettes 68 peut comporter plus de trois ailettes. Les corps des diodes 52 peuvent être emmanchées à forces dans les trous 52'. En variante les diodes 52 sont brasées ou soudées sur la plaque 51. Le muret 72 est associé à plusieurs talons de lavage, que l'on coupe en final.

La réalisation par moulage permet d'obtenir, à l'une des extrémités de la plaque arquée, une protubérance (non référencée) pour le montage de la barre B+ de sortie de l'agencement de redressement.

Bien entendu, certaines barrettes 70 peuvent être reliées entre elles pour former un muret.

Les diodes négatives font partie du palier arrière en étant directement mobntées sur celui-ci par exemple par soudage, brasage ou emmanchement à force.

En variante les diodes négatives font partie du palier en étant montées sur une plaque dissipatrice rapportée sur le palier arrière.

Les ailettes s'étendent en regard des ouvertures du palier arrière constituant avec un palier avant un carter portant le stator et le rotor de la machine comme décrit par exemple dans les documents FR-00 06 853 déposé le 29 mai 2000 et FR-01 04 770 déposé le 5 avril 2001. Ces documents montrent également les ventilateurs asociés aux ouvertures du palier arrière et portés par le rotor.

L'agencement de redressement convient bien aux alternateurs de ces documents qui sont de forte puissance, notamment lorsque le stator porte des éléments électriquement conducteurs en forme de barres.

Claims

REVENDICATIONS

1. Agencement de redressement de courant pour machines électriques tournnantes, notamment alternateurs pour véhicule automobile, du type comprenant un support d'une pluralité de diodes positives, présentant la forme générale d'une plaque de forme allongée, un support d'une pluralité de diodes négatives, en forme de plaque faisant partie du palier arrière du rotor de la machine, un connecteur de diodes et un dispositif de refroidissement par création d'un écoulement forcé d'un fluide de refroidissement, tel que de l'air, dans la direction axiale de la machine, à travers l'agencement de redressement, les suppports des diodes positives et négatives et le connecteur étant supersposés dans le sens de l'axe de la machine et le support des diodes positives formant un radiateur positif portant sur sa face frontale avant orientée vers l'axe de la machine des ailettes de refroidissement qui s'étendent dans l'écoulement axial, dans la direction radiale de la machine, caractérisé en ce que le radiateur positif est réalisé sous forme d'au moins une pièce moulée (50) dont la face orientée vers l'axe précité porte un grand nombre de fines ailettes de refroidissement radiales (62) pour augmenter la surface d'échange thermique et en ce que les bouts (64) d'au moins certaines ailettes radiales (62) sont avantageusement reliées par une barrette de liaison (70).

2. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le radiateur positif (50) est réalisé sous forme d'une seule pièce en forme d'une plaque arquée dans laquelle sont implantées les diodes positives (52) et dont le bord avant (54) est ondulé et porte les ailettes de refroidissement (62) d'orientation radiale vers l'axe de la machine.

3. Agencement selon la revendication 2, caractérisé en ce que les ailettes de refroidissement radiales (62)

sont groupées et les bouts (54) des ailettes extérieures d'un groupe (68) sont reliés par la barrette de liaison (70).

4. Agencement selon la revendication 3, caractérisé en ce que les ailettes de refroidissement (62) sont groupées par trois.

5. Agencement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les barrettes de liaison (70) sont réunies et forment un muret continu (72) s'étendant sur toute la partie de la périphérie radialement interne du radiateur, qui est occupée par les ailettes de refroidissement (62).

6. Agencement selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les bouts (64) des ailettes de refroidissement radial (62) se trouvent sur une courbe dont au moins une grande partie présente sensiblement la forme d'un arc de cercle coaxial à l'axe de la machine.

7. Agencement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le bord radialement interne ondulé (54) pénètre (en 56) dans les zones situées entre deux diodes positives adjacentes (52).

8. Agencement selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un muret (58) s'étend le long du bord ondulé (54) et les ailettes de refroidissement radiales (62) s'étendent à partir du bord arrière de ce muret.

9. Agencement selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les barrettes de liaison (70) et/ou le muret (72) comportent après moulage des talons de lavage.