FR2835112A1 - Alternateur pour automobile muni d'un redresseur et de son s ysteme de refroidissement - Google Patents
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Abstract
Un alternateur pour véhicule comprend un cadre (3a, 3b), un stator (4), un rotor (2), un redresseur (5), un capot de protection (8) et un ventilateur de refroidissement (21). Le redresseur comprend une pluralité d'éléments redresseurs (502, 504) constituée par des éléments redresseurs positifs et négatifs et est fixé sur une partie d'extrémité extérieure du cadre. Le redresseur comprend des ailettes de grand diamètre et de petit diamètre (503, 501). Les éléments redresseurs négatifs (504) sont montés sur l'ailette de grand diamètre (503). Les éléments redresseurs positifs (502) sont montés sur l'ailette de petit diamètre (501). Le capot de protection comprend un orifice axial (801) faisant face à l'ailette de petit diamètre. Le cadre comprend un orifice radial (802) constitué à l'aide d'une extrémité radialement extérieure du cadre, un passage radial d'air (810) constitué de manière à faire face à l'ailette de grand diamètre, et une pluralité de rainures (804). La position de chaque rainure (804) correspond à une position de montage de chaque élément redresseur (504) sur l'ailette de grand diamètre (503) et est ménagée sur le passage radial d'air (810) de façon à connecter une extrémité radialement extérieure et une extrémité radialement intérieure du cadre (3b).
Description
S intérieur en relation fonctionnelle ou en engagement avec ledit ensemble
de rotor (60).
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ALTERNATEUR D'AUTOMOBILE MUNI D'UN REDRESSEUR
(Domaine technique de l' Invention) La présente invention se rapporte à un alternateur (générateur de courant alternatif) et, en particulier, à un alternateur d' automobile muni d'un redresseur pouvant redresser l'énergie alternative (courant alternatif)
générée en énergie continue (courant continu).
(Description de la Technique s'y Rapportant)
Dans un véhicule automobile récent, on désire que la
capacité effective de l'habitacle soit plus importante.
Pour parvenir à un tel objectif, une contre-mesure consiste à réduire l'espace du compartiment moteur. On exige également que la taille d'un alternateur d' automobile soit réduite. Dans de telles cTrconstances, un problème significatif à résoudre est le maintien ou l'amélioration des performances de refroidissement d'un redresseur monté sur l'alternateur d' automobile. Le sujet n'est pas une question facile, parce que l'économie d'espace dans le compartiment moteur conduira à la détérioration de l'environnement de température dans ce lui-ci et que la réduct ion de ta i l le de l'alternateur d' automobile lui-même conduira à la détérioration de l'efficacité du refroidissement de celui C1. La figure 10 représente un alternateur d' automobile selon un premier exemple classique. Cet alternateur adopte une configuration destinée à améliorer l'efficacité du refroidissement, dans laquelle sont disposées des ailettes positive et nagative 101 et 102 sur lesquels sont montés des éléments redresseurs 100 de facon recouvrante, en parallèle les uns avec les autres dans la direction axiale de ceux-ci. Un capot protecteur 103 comporte deux entrées d' air de refroidissement 104 ménagées dans des parties
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prédéterminées au voisinage des éléments redresseurs 100.
L' air de refroidissement est ainsi introduit directement vers les éléments redresseurs 100 (précisément vers les surfaces postérieures des ailettes 101 et 102) qui sont refroidis par l' air de refroidissement introduit. Toutefois, le premier exemple classique ci-dessus présente un inconvénient qui est relatif à la circulation de l'air de refroidissement. Pour être spécifique, l' air de refroidissement qui a été introduit est directement soufflé sur une région prédéterminée de chacune des parties arrière des ailettes de refroidissement 101 et 102, telle qu'une région correspondant presque à chacune des positions des éléments redresseurs 100 ou au voisinage de ceux-ci. Mais l' air de refroidissement répugne à circuler autour de chacune des ailettes de retroidissement 101 et 102 en direction de la surface sur laquelle sont situées respectivement les bornes de connexion des éléments. De plus, un élément redresseur situé en dehors de la direction radiale est placé dans l'écoulement aval de l' air de refroidissement qui passe par les autres éléments redresseurs. Il est donc obligatoire que les éléments redresseurs en dehors de la direction radiale soient refroidis par de l' air de refroidissement dont la température a déjà augmenté considérablement. La configuration de refroidissement ci-dessus doit donc faire face au problème d'une efficacité de refroidissement insuffisante. En prenant en considération l'inconvénient ci-dessus, le présent demandeur a déjà fourni un deuxième exemple classique selon la publication des Brevets Japonais Déposés n 11(1999)-164358, qui est représentée de manière caractéristique sur les figures 11 et 12. Cet exemple se rapporte à un alternateur d' automobile qui comporte une i
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ailette de grand diamètre 503 située près d'un cadre postérieur 3b et une ailette de petit diamètre 501 situce près d'un capot de protection 8. Des éléments redresseurs 502 et 504 sont disposés respectivement sur les ailettes 501 et 503 dans la direction axiale de l'alternateur. Les éléments redresseurs 502 et 504 font face l'un à l'autre avec un écart prédéterminé laissé entre eux, mais les deux ailettes 501 et 503 sont mutuellement décalées vers l' extérieur ou l' intérieur dans la direction radiale. Le capot de protection 8 comporte des orifices axiaux 801, chacun d'entre eux permettant à l' air d'y passer directement vers chaque élément redresseur positif 502. De plus, on constitue un passage radial d' air 801 entre l'ailette de grand diamètre 503 et le cadre postérieur 3b, d'une manière telle le passage d' air 801 passe par la position centrale de chacun des éléments redresseurs négatifs 504. Un orifice radial 802 permet d'introduire directement l' air à une extrémité du passage radial d' air
810 qui est situé à l'extérieur dans la direction radiale.
Cette configuration de refroidissement fait circuler l' air de refroidissement dans l'espace situé entre les deux
surfaces de montage des éléments des ailettes 501 et 503.
Par conséquent, l' air de refroidissement qui a été introduit passe le long des surfaces des ailettes de refroidissement 501 et 503 sur lesquels sont respectivement
disposés les éléments redresseurs 502 et 504.
Toutefois, dans l'alternateur d' automobile ci-dessus selon le deuxième exemple classique, il subsiste un problème selon lequel l'ailette de grand diamètre 503 peut souffrir d'un déficit de capacité de refroidissement, bien que le passage radial d' air 810 permette à l' air de refroidissement de passer le long des surfaces antérieure et postérieure de l'ailette de grand diamètre 503. Dans la
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pratique, si la valeur de l' écoulement de l' air délivré par un ventilateur de refroidissement 21 est réduite du fait, par exemple, du besoin de rendre compacte la taille entière de l'alternateur d'automobile, la valeur de l'écoulement de l'air qui passe par le passage radial d' air 810 formé entre le cadre postérieur 3b et l'ailette de grand diamètre 503 est également réduite. Dans un tel cas, les performances de refroidissement pour l'ailette de grand diamètre 503 vont diminuer, avec pour conséquence le fait que les éléments redresseurs 504 fixés sur l'ailette de grand diamètre 503
sont soumis à une élévation de leur température.
Résume de l' Invention La présente invention a été réalisoe en prenant en considération les inconvénients ci-dessus décrits, et un objectif de la présente invention est de fournir un alternateur d'automobile avec un redresseur, comprenant une ailette de grand diamètre, capable de fournir à l'ailette de grand diamètre de l' air de refroidissement d' une manière plus efficace, de façon à améliorer de façon spectaculaire les performances de refroidissement de l'ailette de grand diamètre. Afin de parvenir à l'objectif ci-dessus, la présente invention fournit un alternateur pour véhicule comprenant: un cadre ayant une direction radiale et une direction axiale, constitué de manière à posséder une surface de paroi intérieure, une extrémité radialement intérieure et une extrémité radialement extérieure dans la direction radiale et une partie d'extrémité extérieure dans la direction axiale; un stator fixé sur la surface de paroi intérieure du cadre i un rotor porté par le cadre avec possibilité de rotation; un redresseur comprenant une pluralité d'éléments redresseurs et étant fixé sur la partie d'extrémité extérieure du cadre, ladite pluralité t
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d'éléments redresseurs étant classée en un premier groupe d'éléments redresseurs et un deuxTème groupe d'éléments redresseurs; un capot de protection ayant une partie d'extrémité intérieure et étant fixé sur la partie d'extrémité extérieure du cadre de manière à recouvrir le redresseur; et un ventilateur de refroidissement fixé au rotor et configuré de façon à introduire de l'air de
refroidissement du côté sur lequel est situé le redresseur.
Le redresseur comprend une ailette de grand diamètre disposée de manière à s'étendre dans la direcÉlon radiale en faisant face à la partie d'extrémité extérieure du cadre, ladite ailette de grand diamètre servant à la fois d'élément de refroidissement pour le premier groupe d'éléments redresseurs et d'élément conductif connecteur du premier groupe d'éléments redresseurs montés sur l'ailette de grand diamètre; et une ailette de petit diamètre disposce de manière à faire face à la partie d'extrémité intérieure du capot de protection, ladite ailette de petit diamètre servant à la fois d'autre élément de refroidissement pour le deuxième groupe d'éléments redresseurs et d'autre élément conductif connecteur du deuxième groupe d'éléments redresseurs montés sur l'ailette de grand diamètre. Le capot de protection comprend un orifice axial faisant face à l'ailette de petit diamètre et étant constitué à travers le cadre de manière à introduire l'air de refroidissement. Le cadre comprend un orifice radial constitué à l' aide de l'extrémité radialement extérieure du cadre pour introduire l'air de refroidissement, un passage radial d' air constitué de manière à faire face à l'ailette de grand diamètre et constitué de façon à faire circuler vers l'intérieur dans la direction radiale, le long de l'ailette de grand diamètre, l'air de refroidissement introduit par l' orifice
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radial, et une pluralité de rainures dont la position de chacune correspond à une position de montage de chaque élément redresseur sur l'ailette de grand diamètre, et qui sont constituées sur le passage radial d' air de manière à connecter l' extrémité radialement extérieure et l' extrémité
radialement intérieure du cadre.
Alnsi, l' air de refroidissement introduit par l' orifice radial est capable de refroidir l'ailette de grand diamètre. C'est-à-dire que l' air de refroidissement qui provient de l'extérieur circule à -travers le passage radial d' air en direction radiale vers l'intérieur, avec
l'air passant le long de l'ailette de grand diamètre.
L'ailette de grand diamètre peut donc être refroidie efficacement par de l' air de refroidissement dont la température est plus basse, ce qui apporte un fonctionnement de refroidissement préférable aux éléments
redresseurs montés sur l'ailette de grand diamètre.
De plus, le cadre a le passage radial d' air au travers duquel les rainores sont placées radialement qui correspond à chacune des positions de montage des éléments redresseurs sur l'ailette de grand diamètre. Par conséquent, une grande quantité d' air de refroidissement est capable de circuler le long de chaque rainure, refroidissant ainsi les positions de montage de l'ailette de grand diamètre d'une
manière plus sûre et plus stable.
D'autre part, l'ailette de petit diamètre est de préférence refroidie par de l' air à basse température introduit depuis l'extérieur à travers l' orifice axial. En réponse à un tel refroidissement, les éléments redresseurs montés sur l'ailette de petit diamètre sont également
refroidis efficacement.
L' existence des rainures sur le passage radial d' air conduit à un élargissement seulement partiel de la section
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du passage radial d' air lui-même. En d'autres termes, on évite que la quantité d' air de refroidissement qui circule à travers la totalité du passage radial d' air n'augmente dans une large mesure. Par conséquent, la quantité d' air de refroidissement qui est introduite à travers l' orifice axial est également moindre, éliminant presque complètement le souci d'une possibilité de réduction des performances de refroidissement tant de l'ailette de petit diamètre que des
éléments redresseurs montés sur celle-ci.
Dans la configuration fondamentale précédente, on préfère que chaque rainure ait une largeur fixée à une valeur égale ou supérieure à 0,5 fois la largeur de chaque
élément redresseur monté sur l'ailette de grand diamètre.
Cette limitation des dimensions est également efficace pour l'obtention de performances de refroidissement plus stables sur l'ailette de grand diamètre et sur les éléments redresseurs montés sur celle-ci. Ceci en raison du fait que de telles dimensions limitées permettent de donner une quantité d' air suffisante à l' air de refroidissement qui passe le long de l'arrière de chacune des positions de montage des éléments redresseurs sur la face extérieure de
l'ailette de grand diamètre.
On préfère encore que chaque rainure ait une largeur fixce à une valeur égale ou inférieure à 1,5 fois la largeur de chaque élément redresseur monté sur l'ailette de
grand diamètre.
Cette limitation des dimensions est également efficace pour l'obtention de performances de refroidissement plus stables sur l'ailette de petit diamètre et sur les éléments redresseurs montés sur celle-ci. Ceci en raison du fait que de telles dimensions limitées permettent d'éviter qu'un écoulement d' air de refroidissement passant à travers le passage radial d' air n'augmente dans une large mesure,
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ayant ainsi moins d' influence sur la quantité d' air de refroidissement introduite dans l' orifice axial. Il en résultera que la quantité d' air de refroidissement pour l'ailette de petit diamètre et les éléments redresseurs montés sur celle-ci ne sera pas trop réduite, apportant un
gain préférable sur les performances de refroidissement.
Il est également préférable que chaque rainure sur le passage radial d' air ait une certaine hauteur dans la direction axiale, ladite hauteur étant fixce à une valeur égale ou supérieure à environ 0,5 fois l'épaisseur de
l'ailette de grand diamètre.
Cette fixation des dimensions est capable de fournir une quantité d' air suffisante à l' air de refroidissement circulant le long d'une partie prédéterminée dans le passage radial d' air, la partie prédéterminée étant à l'arrière de l'ailette de grand diamètre et étant opposée aux positions des éléments redresseurs montés sur la face extérieure de l'ailette de grand diamètre. Il est ainsi possible de refroidir de façon stable l'ailette de grand
diamètre et les éléments redresseurs montés sur celle-ci.
Description Sommaire des Dessins
Dans les dessins joints: la figure 1 est une vue en coupe partielle, coupée selon une direction axiale, d'un alternateur d' automobile selon un mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est une vue agrandie montrant la partie redresseur de l'alternateur d' automobile représenté sur la figure 1; la figure 3 est une vue de face montrant l'alternateur d' automobile représenté sur la figure l, avec son capot de protection démonté; la figure 4 est une vue de face montrant l'alternateur d' automobile représenté sur la figure 1, avec son capot de
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protection et son redresseur tous deux démontés; la figure 5 est une vue agrandie montrant une partie essentielle de l'alternateur selon une flèche P représentée sur la figure 4; la figure 6 montre la disposition des supports de bornes fixés à l'alternateur d' automobile; la figure 7 est une vue de côté partielle montrant à la fois une ailette de grand diamètre et un cadre postérieur fixés à l'alternateur d' automobile; la figure 8 est un graphique indicatif de l'avantage apporté par l'abaissement de température aux éléments redresseurs positifs et négatifs adoptés pat l'alternateur d' automobile; la figure 9 est une vue de face montrant un alternateur d' automobile selon une modification de la présente invention, avec son capot de protection et son redresseur tous deux démontés; la figure 10 est une vue en coupe partielle, coupée selon une direction axiale, d'un alternateur d'automobile selon un premier exemple classique; la figure 11 est une vue en coupe partielle, coupée selon une direction axiale, d'un alternateur d' automobile selon un deuxième exemple classique; et la figure 12 est une vue de face montrant l'alternateur d'automobile représenté sur la figure 11, avec son capot de protection et son redresseur tous deux démontés.
Description Détaillée des Modes de Réalisation Préférés
En se référant aux figures 1 à 8, on décrira maintenant un mode de réalisation de l'alternateur d' automobile selon la présente invention. Dans ce qui suit, les composants similaires ou identiques à ceux des figures 11 et 12 seront référencés au moyen des mêmes numéros de
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référence. La figure 1 montre un générateur de courant alternatif
pour automobile, qui peut aussi être appelé "alternateur".
Comme on le voit, cet alternateur est muni d'un rotor (élément tournant) 2, de paliers 3c et 3d, d'un stator (élément fixe) 4, d'un redresseur 5, d'un réqulateur 6,
d'un balai 7 et d'un capot de protection 8.
Parmi cçs composants, le rotor 2 tourne en réponse à une force de rotation transmise par un moteur d' automobile (non représenté) par l'intermédiaire d'une courroie (non représentée) à l'aide d'une poulie 1. Les paliers 3c et 3d sont prévus pour porter avec possibilité de rotation le rotor 2 dans un corps de cadre constitué des cadres 3a et 3b. Le stator 4, qui est fixé sur la paroi intérieure des deux cadres 3a et 3b autour du rotor 2, répond à un champ magnétique tournant généré par la rotation du rotor 2, ce qui induit une tension alternative (courant alternatif). Le redresseur 5 est prévu pour convertir l'énergie à courant alternatif générée par le stator 4 en énergie à courant continu (courant continu). Le réqulateur 6 est responsable de la réqulation de la tension de sortie à courant continu redressée par le redresseur 5 à une valeur de tension désirce. En outre, on utilise le balai 7 pour fournir un courant d' excitation à l'enroulement inducteur 2a pour le rotor 2. De plus, le capot de protection 8, qui est par exemple en métal, est monté de manière détachable à une extrémité axiale du cadre postérieur 3b de telle sorte que le capot contienne le stator 4, le redresseur 5, le
réqulateur 6, et le balai 7 ci-dessus.
Le redresseur 5 est ainsi placé de façon fixe entre le cadre postérieur 3b et le capot de protection 8 et solidement fixé à des supports 301 (se référer à la figure 4) destinés à un palier, en association avec le capot de
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protection 8. Le redresseur 5 est équipé d'ailettes de petit diamètre et de grand diamètre 501 et 503 et d'éléments redresseurs positifs et négatifs 502 et 504, au
nombre respectif de quatre.
Un soudage permet de monter les éléments redresseurs positifs 502 sur l'ailette de petit diamètre 501 à potentiel positif, avec la borne de connexion de chaque
élément 502 orientée vers l'ailette de grand diamètre 503.
Comme ci-dessus, le soudage permet de monter les éléments redresseurs négatifs 504 sur l'ailette de grand diamètre 503 à potentiel négatif, avec la borne de connexion de chaque élément 504 orientée vers l'ailette de petit diamètre 501. Ces bornes de connexion sont reliées respectivement avec les conducteurs L du stator au moyen des bornes de connexion 505 respectives des conducteurs du stator. Ces connexions crcent un circuit en pont à courant alternatif, à l' aide duquel ce circuit délivre une sortie continue sur un boulon B 506 (se référer aux figuresl et 3) monté sur l'ailette de petit diamètre 501 à potentiel
positif.
Chaque élément redresseur positif 502 est une diode placée du côté haute tension d'un circuit de redressement pleine onde, alors que chaque élément redresseur négatif 504 est une diode placée du côté basse tension du circuit de redressement pleine onde. Comparée à la combinaison de l'ailette de grand diamètre 503 et des éléments redresseurs négatifs 504, la combinaison de l'ailette de petit diamètre 501 et des éléments redresseurs positifs 502 est située plus près du centre dans la direction radiale de l'alternateur et plus près du capot de protection 8 dans la direction axiale de l'alternateur. Ainsi, comparée à la combinaison de l'ailette de petit diamètre 501 et des éléments redresseurs positifs 502, la combinaison de
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l'ailette de grand diamètre 503 et des éléments redresseurs négatifs 504 est située loin du centre radial et près du
cadre 3b dans la direction axiale.
De plus, un orifice axial 801 est ménagé à travers le capot de protection 8 à sa position donnée faisant face à chaque élément redresseur positif 502. En outre, comme le montre la figure 1, entre une extrémité périphérique radialement extérieure du cadre 3b et le capot de protection 8, un orifice radial 802 est ménagé pour y introduire de l'air. Un passage radial radar d' air 810 est ménagé entre l'ailette de grand diamètre 503 et le cadre 3b. Ainsi, l' air qui a été introduit par l' orifice radial 802 peut circuler le long de chaque passage radial d' air 810. L' air de refroidissement qui a été introduit par les orifices axiaux 801 est soufflé directement sur chaque zone donnce de la surface postérieure de l'ailette de petit diamètre 501, la zone donnce faisant face, par l'intermédiaire de la paroi de l'ailette 501 elle-même, à une zone sur laquelle est monté chaque élément redresseur
positif 502. Ainsi, l'ailette de petit diamètre 501, c'est-
à-dire les éléments redresseurs positifs 502, est refroidie. D'autre part, on fait circuler l' air de refroidissement qui a été introduit par l' orifice radial 802 le long d'une région de la surface postérieure de l'ailette de grand diamètre 503, la région faisant face, par l'intermédiaire de la paroi de l'ailette 503 elle-même, à une zone sur laquelle est monté chaque élément redresseur négatif 504. Par conséquent, l'ailette de grand diamètre 503, c'est-à-dire les éléments redresseurs négatifs 504, est refroidie. Ces configurations de refroidissement permettent les écoulements d' air de refroidissement qui a été introduit séparément de refroidir d'une manière directe
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les éléments redresseurs respectifs positifs 502 et
négatifs 504.
Des jeux sont ménagés entre le capot de protection 8 et l'ailette de petit diamètre 501, entre l'ailette de petit diamètre 501 et l'ailette de grand diamètre 503, et entre l'ailette de grand diamètre 503 et le cadre 3b, de telle sorte que l' air de refroidissement puisse passer dans les jeux respectifs. La largeur de chaque jeu dans la direction axiale est fixée à une valeur égale ou inférieure à 10 mm qui est capable d'accélérer 1'-écoulement de l' air de refroidissement introduit. Cette accélération des écoulements de l' air de refroidissement permet de refroidir d'une facon efficace à la fois les ailettes de petit et de grand diamètre 501 et 503. Du fait que l'ailette de petit diamètre 501 est constituée selon une forme voisine de celle d'un anneau, sa conduction thermique est rendue exce l lente et sa répart it ion de cha leur est rendue uniforme. Par conséquent, la totalité de l'ailette 501 peut être utilisée efficacement comme moyen de refroidissement, donnant ainsi une plus grande surface à l'ailette de petit diamètre 501, apportant de ce fait de meilleures
performances de refroidissement.
En outre, comme le montrent les figures 1, 3, 4 et 5, quatre rainures 804, faisant partie du passage radial d' air 810, sont ménagées sur le cadre 3b, de telle sorte que chaque rainure 804 s'ouvre sur le passage radial 810 d' air et fait face à une zone prédétermince de la surface postérieure de l'ailette de grand diamètre 503. La position de la zone prédétermince correspond à la partie de montage de chaque élément redresseur négatif 504 sur la surface extérieure de l'ailette de grand diamètre 503. Chaque rainure 804, ménagée selon une forme presque rectangulaire dans sa section transversale perpendiculaire et s'étendant
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radialement, connecte mutuellement l'extrémité radialement extérieure (c' est-à-dire la surface périphérique extérieure) du cadre 3b et l'extrémité radialement intérieure du cadre 3b sur lequel chaque entrée d' air de refroidissement 803 est ouverte. Le fait de ménager radialement de telles rainures 804 dans le cadre 3b permet d'étendre partiellement chaque passage radial d' air 810 dans sa section transversale perpendiculaire à la direction radiale. C'est-à-dire que seules, des parties prédéterminées du passage radial d' air 810, dont la position de chacune correspond à la partie de montage de chaque élément redresseur négatif 504, peuvent être étendues dans leur section transversale. On augmente ainsi la quantité d' air qui passe par de telles parties, grâce à quoi on peut refroidir d'une manière plus efficace la partie de montage à la fois de chaque élément redresseur négatif 504 sur la surface extérieure de l'ailette de grand
diamètre et chaque élément redresseur négatif 504.
Du fait qu'on étend partiellement le passage radial d' air 810 dans sa section perpendiculaire à la direction axiale, sans l'étendre sur la totalité de sa section, il y a moins d' influence de la quantité d' air sur l'air de
refroidissement introduit par les orifices axiaux 801.
Cette situation est très avantageuse selon ce qui suit. La capacité d' admission d' air du ventilateur de refroidissement 21 est constante. Donc, si le passage radial d' air 810 s'étendait entièrement dans sa section, on augmenterait beaucoup la quantité d' air de refroidissement qui y passe. Si un tel cas se produisait, on devrait diminuer sensiblement la quantité d' air de refroidissement qui passe par les orlflces radiaux 801. Toutefois, ce mode de réalisation adopte le passage radial 810 d' air qui ne s'étend pas entièrement dans sa section tranaversale, ce
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qui permet d'éviter l'inconvénient ci-dessus. On peut donc éviter la détérloration des performances de refroidissement d'à la fois l'ailette de petit diamètre 501 et les éléments
redresseurs négatifs 504 montés sur l'ailette 503.
La figure 7 est une vue de côté illustrant une partie du cadre postérieur 3b, qu'accompagnent une partie de l'ailette de grand diamètre 503 et une rainure 804 faisant face à chaque élément redresseur négatif 509 monté sur la surface opposée de l'ailette de grand diamètre 503. Dans ce mode de réalisation, si la valeur du jeu entre l'ailette de grand diamètre 503 et le fond de chaque rainure 804 faisant partie du passage radial d' air 810 sur le cadre 3b (appelée ci-après "hauteur axiale" du passage radial d' air 810) est exprimée par H. si la largeur de chaque rainure 804 est exprimée par W. si la dimension extérieure de chaque élément redresseur négatif 504 est exprimée par Y. et si l'épaisseur de l'ailette de grand diamètre 503 est exprimée par J. on établit les relations: H = J et W _ 1, 2 Y. Dans le cas dans lequel la hauteur axiale H du passage radial d' air 810 est constante (c' est-à-dire H = J = 4 mm) et dans lequel la largeur W de chaque rainure 804 est modifiée selon diverses valeurs, on a examiné expérimentalement les modifications de température de chaque élément redresseur positif 502 et de chaque élément redresseur négatif 504. Les résultats obtenus sont présentés sur la figure 8, qui montre des effets de réduction de température sur les éléments 502 et 504. Sur la figure 8 et dans l'explication suivante, l'unité de température est le degré centigrade. Les graphiques présentés sur la figure 8 sont décrits par comparaison avec un alternateur d'automobile classique sans rainures correspondant aux rainures précédentes 804. On peut donc /
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comprendre d'après les graphiques qu'il y a une amél iorat ion de s effet s de réduct ion de t empérature quand les valeurs en ordonnée deviennent négatives, qu'il n'y a pas de modification des effets de réduction detempérature quand la valeur en ordonnée devient nulle, et qu'il y a une détériorat ion des e ffets de réduct ion de température quand
les valeurs en ordonnce deviennent positives.
Dans un cas dans lequel W = 0,5 Y. on a établi qu'il n'y avait pas de modification des effets de rébuction de température à la fois des éléments redr-esseurs positifs et négatifs 502 et 504. Dans un autre cas dans lequel W = 0,75 Y. on a établi que l'élément redresseur 502 bénéficiait d'une amélioration de -l degré dans les effets de réduction de température et que l'élément redresseur 504 bénéficlait d'une amélioration de -3 degrés dans les effets de réduction de température. En outre, dans un autre cas dans lequel W = Y. on a établi que l'élément redresseur 502 bénéficiait d'une amélioration de -2 degrés dans les effets de réduction de température et que l'élément redresseur 504 bénéficiait d'une amélioration plus grande, de -20 degrés dans les effets de réduction de température. Dans un autre cas dans lequel W = 1,3 Y. bien que l'élément redresseur négatif 504 ait bénéficié d'une amélioration notable de -23 dogrés dans les effets de réduction de température, l'élément redresseur positif 502 a augmenté sa température de +3 degrés, montrant que les effets de réduction de
température étaient inversés.
En prenant en cons idérat ion le fait que les résultat s expérimentaux précédents peuvent être affectés par divers facteurs, la largeur W de chaque rainure 804 peut étre fixée à une valeur égale ou supérieure à environ 1,5 fois le diamètre extérieur Y de chaque élément redresseur négatif 504. Ce réglage améliorera les effets de réduction
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de température sur chaque élément redresseur négatif 504.
Différemment, le réglage de la largeur W de chaque rainure 804 à une valeur égale ou inférieure à environ 1,5 fois le diamètre extérieur Y de chaque élément redresseur négatif 504 évitera que les effets de réduction de température sur chaque élément redresseur positif 502 ne soient réduits
dans une large mesure.
De plus, au vu des résultats expérimentaux précédents, on préfère que la largeur W de chaque rainure 804 soit fixce à une valeur tombant dans une plage de 0,75 à 1,3 fois le diamètre extérieur Y de chaque élément redresseur négatif 504. On préfère particulièrement que la largeur W soit fixée à une valeur tombant dans une plage de 0,8 à 1,2 fois le diamètre extérieur Y de chaque élément redresseur
négatif 504.
On préfére que la hauteur axiale H du passage radial d' air 810 soit fixée à une valeur égale ou supérieure à 0,5 fois l' épaisseur J de l' ailette de grand diamètre 503 (H 2 0,5 J). On préfère particulièrement que la hauteur axiale H du passage radial 810 d' air soit fixée à une valeur égale ou supérieure à l' épaisseur J de l' ailette de grand diamètre 503 (H 2 J). La détermination de la hauteur axiale H selon les critères ci-dessus permet d'introduire l' air de refroidissement en abondance, amenant une amélioration des effets de réduction de température sur les éléments
redresseurs négatifs 504.
En outre, l'ailette de grand diamètre 503 est montée de façon fixe sur le cadre 3b sans jeu entre eux, de sorte que la chaleur peut être transférce de l'ailette de grand diamètre 503 au cadre 3b avec une meilleure efficacité, grâce à quoi l'ailette de grand diamètre 503 peut être refroidie de façon efficace. D'autre part, en ce qui concerne l'ailette de petit diamètre 501, ses extrémités
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aziales vers l'extArieur et ses extrAmits intArieures sont recourbes pour se dresser vers le capot de protection 8, de maniAre constituer des renforts 510 et 511. Cette configuration de renfort possAde la capacit de causer la concentration de l' air de retroidissement introduit par les orifices axiaux 801 dans les zones des lAments de l'ailette de petit diamAtre 501, qui sonL opposes aux AlAments redresseurs 502. On peut donc augmenter la vitesse de l'air passant par les Alments 502, augmentant ainsi l'efficacit du transtert thermique. De plus, on peut galement augmenter la surface de l'ailette de petit diamAtre 501, apportant alors de meilleures performances de retroidissement. ct de ce qui prAcAde, l'ailette de petit diamtre 501 fonctionne Agalement comme plaque de courant destine lisser les coulements d' air de retroidissement introduire, ce qui apporte une attAnuation du buit du ventilateur. En outre, les renforts 510 et 511 sont l'un et l'autre recourbAs de maniAre Atre plus loignAs de l'ailette de grand diamAtre 503 dont le potentiel est diffArent de celui de l'ailette 501. En consquence, par comparaison avec la configuration ne comportant pas de tels renforts, les ailettes 501 et 503 prAsentent accessoirement l'une et l'autre l'avantage d'Aviter la prAsence de substances AtrangAres entre elles et l' accumulation de
produits de corrosion entre elles.
De mme, pour l'ailette de grand diamtre 503, son extrAmit radialement intArieure est recourbe pour se dresser vers le cadre 3b, de maniAre constituer un renfort 512. [e renfort 512 est efficace pgur lisser l'Acoulement de l' air de refroidissement introduit par l' orifice radial 802 vers l'ailette de grand diamAtre 503, puis vers le ventilateur de retroidissement 21. Par
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conséquent, la vitesse de l' air de refroidissement passant par les éléments 504 augmente, apportant une amélioration
de l'efficacité du transfert thermique. Au-dessus de ceux-
ci, la zone de surface de l'ailette de grand diamètre 503 peut aussi être maintenue avec une valeur plus élevée, apportant des performances de refroidissement plus efficaces. Comme pour l'ailette de petit diamètre 501, le renfort 512 fonctionne également comme plaque de courant, en association avec les parties restantes de l'ailette de grand diamètre 503, de manière à lisser les écoulements d' air de refroidissement à introduire, ce qui apporte une diminution du bruit du ventilateur. En outre, le renfort 512 est recourbé de manière à être plus éloigné de l'ailette de petit diamètre 501 dont le potentiel est différent de celui de l'ailette 503. En conséquence, par comparaison avec la configuration ne comportant pas un tel renfort, les ailettes 501 et 503 présentent accessoirement l'une et l'autre l'avantage d'éviter la présence de substances étrangères entre elles et l'accomulation de
produits de corrosion entre elles.
Entre les ailettes de petit diamètre et de grand diamètre 501 et 503 sont placés trois supports de bornes 513, comme le montrent les figures 1 et 6. Les supports de bornes 513 sont fixés en trois points des supports 301 qui portent le palier 3d et s'étendent respectivement radialement (se référer à la figure 4). Les ailettes de petit et de grand diamètre 501 et 503 sont toutes deux fixées, en association avec les supports de bornes 513, aux supports 301 et sont accessibles entre les supports de bornes 513. De plus, un très court passage d' air de refroidissement allant vers une entrée d' air de refroidissement 803 ménagée dans le cadre 3b peut être fixée par l'intermédiaire du jeu entre les ailettes de
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petit et de grand diamètre 501 et 503. Il est donc possible que l' air de refroidissement puisse s'écouler vers le ventilateur de refroidissement sans aucune perturbation. On peut augmenter la vitesse de l' air de refroidissement dans le voisinage des éléments, améliorant l'efficacité du transfert thermique. On peut en outre conserver une surface d'ailette de refroidissement efficace, qui conduira à
refroidir les éléments redresseurs d'une meilleure façon.
En outre, on peut lisser les écoulements d' air de refroidissement à introduire, ce qui causera moins de bruit. Accessoirement, dans le mode de réalisation, du fait que les deux ailettes 501 et 503 diffèrent relativement l'une de l'autre par leurs dimensions, une ailette 501 est appelée ailette de petit diamètre, alors que l'autre ailette 503 est appelée ailette de grand diamètre. Afin de monter une pluralité d'éléments redresseurs sur chacune des ailettes 501 et 503, il est exigé de manière significative que chaque ailette soit constituée de façon à avoir une dimension prédéterminée dans la direction radiale. Dans le présent mode de réalisation, l'ailette de petit diamètre 501 est constituée selon une ailette dont le diamètre est plus faible et sur laquelle, comme le montre la figure 3, est montée une pluralité d'éléments redresseurs positifs
502 selon un cercle dont le diamètre est plus faible.
D'autre part, l'ailette de grand diamètre 503 est constituée selon une ailette dont le diamètre est plus élevé et sur laquelle, comme le montre la figure 3, est montée une pluralité d'éléments redresseurs négatifs 504
selon un cercle dont le diamètre est plus élevé.
De plus, l'ailette de petit diamètre 501 a son extrémité radialement interne qui est de dimension plus faible dans la direction radiale que celle de l'ailette de
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grand diamètre 503. L'ailette de petit diamètre 501 a également son extrémité radialement externe qui est plus petite dans la direction radiale que celle de l'ailette de grand diamètre 503. En outre, l'ailette de petit diamètre 501 est disposoe dans une position plus proche de l'axe de l' alternateur d' automobile, alors que l' ailette de grand diamètre 503 est disposée dans une position plus éloignée
de l'axe de celui-ci.
De cette manière, il est nécessaire que les deux ailettes 501 et 503 soient différenciées en diamètre, du fait que les éléments redresseurs positifs 502 doivent être montés dans des positions radiales décalées par rapport aux éléments redresseurs négatifs 504. De plus, les extrémités radialement intérieures et extérieures de ces ailettes 501 et 503 peuvent être partiellement étendues ou en contact, en fonction de diverses conditions, telles que les niveaux requis pour les performances de libération de chaleur. Par exemple, l' extrémité radialement extérieure de l' ailette de petit diamètre 501 peut être partiellement étendue au- delà de celle de l'ailette de grand diamètre 503 dans la
direction radiale.
Une modification du mode de réalisation précédent peut être prévue comme suit. Dans le mode de réalisation précédent, chaque rainure 804 a été constituée sur le cadre 3b de manière à faire face à l'arrière de la position de montage de chaque élément redresseur négatif 504 et possède un tracé rectiligne dans la direction radiale, passant par le centre de l'alternateur en allant de l'extrémité radialement extérieure du cadre 3b à l'extrémité radialement intérieure de celui-ci. Les rainures 804 ne sont pas limitées à la configuration ci-dessus, mais peuvent être modifiées comme le montre la figure 9, sur laquelle chaque rainure 804 est constituée obliquement par
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rapport à la direction radiale de l'alternateur. En bref, il est suffisant que chaque rainure 804 fasse face à une zone prédétermince sur la surface postérieure de l'ailette de grand diamètre 503, qui correspond à la position de montage de chaque élément redresseur négatif 504, et connecte mutuellement l'extrémité radialement extérieure du cadre 3b et l'extrémité radialement intérieure de celui-ci (c' est-à-dire l' extrémité ouverte à l' entrée d' air de
refroidissement 803).
De plus, dans le mode de réalisation précédent, chaque rainure peut être constituée selon diverses formes de section transvereale telles qu'une forme en U. ne se limitant pas touj ours à un rectangle comme le montre la
figure 5.
De plus encore, bien qu'on ait utilisé le soudage pour monter les éléments redresseurs sur les ailettes 501 et 503 dans le mode de réalisation précédent, on peut emplayer la
connexion par compression pour une telle tâche de montage.
La présente invention n'est pas nécessairement limitée aux configurations présentées dans le mode de réalisation précédent et ses modifications, mais l'homme de l' art peut créer une diversité de configurations modifiées ou déformées de manière appropriée dans le cadre des
revendications suivantes.
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Claims (4)
1. Alternateur pour véhicule comprenant: Un cadre (3a, 3b) ayant une direction radiale et une direction axiale, constitué de manière à posséder une surface de paroi intérieure, une extrémité radialement intérieure et une extrémité radlalement extérieure dans la direction radiale et une partie d'extrémité extérieure dans la direction axiale; un stator (4) fixé sur la surface de paroi intérieure du cadre i un rotor (2) porté par le cadre avec possibilité de rotation; un redresseur (5) comprenant une pluralité d'éléments redresseurs (502, 504) et étant fixé sur la partie d'extrémité extérieure du cadre, ladite pluralité d'éléments redresseurs étant classée en un premier groupe d'éléments redresseurs (504) et un deuxième groupe d'éléments redresseurs (502); un capot de protection (8) ayant une partie d'extrémité intérieure et étant fixé sur la partie d'extrémité extérieure du cadre de manière à recouvrir le redresseur i et un ventilateur de refroidissement (21) fixé au rotor et configuré de façon à introduire de l'air de refroidissement du côté sur lequel est situé le redresseur, dans lequel le redresseur comprend une ailette de grand diamètre (503) disposée de manière à s'étendre dans la direction radiale en faisant face à la partie d'extrémité extérieure du cadre, ladite ailette de grand diamètre servant à la fois d'élément de refroidissement pour le premier groupe d'éléments redresseurs et d'élément conductif connecteur du premier
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groupe d'éléments redresseurs montés sur l'ailette de grand diamètre; et une ailette de petit diamètre (501) disposée de manière à faire face à la partie d'extrémité intérieure du capot de protection, ladite ailette de petit diamètre servant à la fois d'autre élément de refroidissement pour le deuxième groupe d' éléments redresseurs et d' autre élément conductif connecteur du deuxTème groupe d'éléments redresseurs montés sur l'ailette de grand diamètre i dans lequel le capot de protection-comprend un orifice axial (801) faisant face à l'ailette de petit diamètre et étant constitué à travers le cadre de manière à introduire l' air de refroidissement; et dans lequel le cadre comprend un orifice radial (802) constitué à l'aide de l'extrémité radialement intérieure du cadre, destiné à introduire l' air de refroidissement, et un passage radial d' air (810) constitué de manière à faire face à l'ailette de grand diamètre et constitué de façon à faire circuler vers l'intérieur dans la direction radiale, le long de l'ailette de grand diamètre, l'air de
refroidissement introdult par l' orifice radial.
caractérisé en ce que le cadre comprend en outre une pluralité de rainures (804) dont la position de chacune correspond à une position de montage de chaque élément redresseur sur l'ailette de grand diamètre, et qui sont formées sur le passage radial d' air de manière à connecter l'extrémité radialement extérieure et l'extrémité
radialement intérieure du cadre.
2. Alternateur pour véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque rainure (804) a une largeur fixée à une valeur égale ou supérieure à environ 0,5 fois - t
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la largeur de chaque élément redresseur (504) monté sur
l'ailette de grand diamètre.
3. Alternateur pour véhicule selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque rainure (804) a une largeur fixée à une valeur égale ou inférieure à environ 1,5 fois la largeur de chaque élément redresseur (504) monté sur
l'ailette de grand diamètre.
4. Alternateur pour véhicule selon l'une quelconque
des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque
rainure (804) sur le passage radial d' air (810) a une hauteur en direction axiale, ladite hauteur étant fixée à une valeur égale ou supérieure à environ 0,5 fois
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| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 0080, no. 08 (E - 221) 13 January 1984 (1984-01-13) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US6724108B2 (en) | 2004-04-20 |
| US20030137201A1 (en) | 2003-07-24 |
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