FR2888684A1 - Machine rotative electrique en tandem pour une utilisation dans un vehicule. - Google Patents

Abstract

La machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule comprend une première paire de stator-rotor (2), une seconde paire de stator-rotor (3) et un contrôleur commandant individuellement un premier courant d'excitation circulant dans une première bobine de champ (22) de la première paire de stator-rotor (2) et un second courant d'excitation circulant dans une seconde bobine de champ (32) de la seconde paire de stator-rotor (3). La première paire de stator-rotor (2) est configurée pour générer une puissance électrique devant être fournie aux charges électriques essentielles et la seconde paire de stator-rotor (3) est configurée pour générer une puissance électrique devant être fournie aux charges électriques non essentielles. Le contrôleur est configuré pour empêcher le second courant d'excitation de circuler dans la seconde bobine de champ (32) lorsque le régime d'un moteur de véhicule entraînant la machine rotative électrique en tandem est inférieur à un régime de seuil prédéterminé établi au-dessus d'un régime de ralenti du moteur du véhicule.

Description

2888684 1

MACHINE ROTATIVE ELECTRIQUE EN TANDEM POUR UNE UTILISATION DANS

UN VEHICULE

ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION 1. Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule comportant un arbre rotatif commun et une pluralité de paires de stator-rotor fixées à cet arbre rotatif.

2. Description de la technique apparentée

On sait connecter en tandem deux rotors du type Randell de manière à doubler la puissance de sortie d'une machine rotative électrique comme décrit, par exemple, dans la demande de brevets japonais mise à la disposition du public N s 1-157 251, 5-137 295 et 5-308 751. Une telle connexion en tandem permet de fournir un générateur pour une utilisation dans un véhicule (alternateur) de taille compacte et pouvant générer deux tensions de génération différentes qui peuvent être commandées individuellement. Elle permet aussi de réduire le coût de fabrication et d'économiser l'espace d'installation pour un système de génération de puissance électrique par comparaison au cas classique où deux machines rotatives électriques (générateurs) sont fabriquées et installées séparément. Une telle machine rotative électrique en tandem (générateur en tandem) peut être utilisée de façon avantageuse pour fournir une tension élevée à un système de 42 V en plus de fournir une basse tension à un système de 12 V classique.

A ce propos, il existe une demande croissante pour réaliser des générateurs utilisés dans des véhicules qui soient de taille compacte et légers. Cependant, la machine rotative électrique en tandem telle que décrite ci-dessus est susceptible d'augmenter dans sa longueur axiale.

On sait que l'augmentation de la vitesse de rotation d'un générateur est la manière la plus efficace de réduire la taille du générateur. L'augmentation de la vitesse de rotation d'un générateur entraîné par un moteur de véhicule peut être facilement atteinte en réduisant le diamètre de sa poulie (poulie du générateur). Cependant, la réduction du diamètre de la poulie provoque un problème de réduction de puissance de génération, et d'autres problèmes en raison d'un patinage de 2888684 2 courroie particulièrement dans une plage de vitesse de rotation élevée à l'intérieur de laquelle le couple d'entraînement du générateur (couple de charge du générateur) observé du côté moteur est important. Il peut arriver d'augmenter le diamètre d'une poulie du côté d'un arbre de vilebrequin du moteur afin d'éviter de tels problèmes. Cependant, l'augmentation du diamètre de la poulie du côté arbre de vilebrequin n'est pas facile, du fait que le moteur comporte des équipements auxiliaires d'entraînement autres que le générateur.

RESUME DE L'INVENTION La présente invention fournit une machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule, comprenant.

une première paire de stator-rotor comprenant un premier noyau de rotor comportant une première bobine de champ enroulée autour de celui-ci et un premier noyau de stator comportant une première bobine de stator enroulée autour de celui-ci, une seconde paire de stator-rotor comprenant un second noyau de rotor comportant une seconde bobine de champ enroulée autour de celui-ci et un second noyau de stator comportant une seconde bobine de stator enroulée autour de celui-ci, et un contrôleur commandant individuellement un premier courant d'excitation circulant dans la première bobine de champ et un second courant d'excitation circulant dans la seconde bobine de champ de manière à réguler individuellement une tension de génération induite dans la première bobine de stator et une tension de génération induite dans la seconde bobine de stator, les premier et second noyaux de rotors étant fixés à un arbre rotatif commun entraîné par un moteur d'un véhicule, la première paire de stator-rotor étant configurée pour générer une puissance électrique devant être fournie à un premier système de charge électrique comprenant des charges électriques essentielles qui nécessitent toujours une puissance électrique lorsque le véhicule se déplace, la seconde paire de stator- rotor étant configurée pour générer une puissance électrique devant être fournie à un second système de charge électrique comprenant des charges électriques non essentielles qui ne nécessitent pas toujours une puissance électrique, 2888684 3 où le contrôleur est configuré pour empêcher le second courant de circuler dans la seconde bobine de champ lorsqu'un régime du moteur est inférieur à une vitesse de seuil prédéterminée établie au-dessus d'un régime de ralenti du moteur.

La présente invention fournit également une machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule, comprenant.

une première paire de stator-rotor comprenant un premier noyau de rotor comportant une première bobine de champ enroulée autour de celui-ci et un premier noyau de stator comportant une première bobine de stator enroulée autour de celui-ci, une seconde paire de stator-rotor comprenant un second noyau de rotor comportant une seconde bobine de champ enroulée autour de celui-ci et un second noyau de stator comportant une seconde bobine de stator enroulée autour de celui-ci, et un contrôleur commandant individuellement un premier courant d'excitation circulant dans la première bobine de champ et un second courant d'excitation circulant dans la seconde bobine de champ de manière à réguler individuellement une tension de génération induite dans la première bobine de stator et une tension de génération induite dans la seconde bobine de stator, les premier et second noyaux de rotors étant fixés à un arbre commun entraîné par un moteur d'un véhicule, où un diamètre extérieur du premier noyau stator est inférieur ou égal à un diamètre intérieur du second noyau de stator.

La présente invention fournit également une machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule, 30 comprenant.

une première paire de stator-rotor comprenant un premier noyau de rotor comportant une première bobine de champ enroulée autour de celui-ci et un premier noyau de stator comportant une première bobine de stator enroulée autour de celui-ci, une seconde paire de stator-rotor comprenant un second noyau de rotor comportant une seconde bobine de champ enroulée autour de celui-ci et un second noyau de stator comportant une seconde bobine de stator enroulée autour de celui-ci, et un contrôleur commandant individuellement un premier courant 40 d'excitation circulant dans la première bobine de champ et un 2888684 4 second courant d'excitation circulant dans la seconde bobine de champ de manière à réguler individuellement une tension de génération induite dans la première bobine de stator et une tension de génération induite dans la seconde bobine de stator, les premier et second noyaux de rotors étant fixés à un arbre commun entraîné par un moteur d'un véhicule, la première paire de stator-rotor étant configurée pour générer une puissance électrique devant être fournie aux charges électriques essentielles qui nécessitent toujours une puissance électrique lorsque le véhicule roule et une première batterie à laquelle les charges électriques essentielles sont connectées en parallèle, la seconde paire de stator-rotor étant configurée pour générer une puissance électrique devant être fournie à des charges électriques non essentielles qui ne nécessitent pas toujours une puissance électrique et une seconde batterie à laquelle les charges non essentielles sont connectées en parallèle, où la première paire de stator-rotor peut charger la première batterie lorsque le régime du moteur dépasse une vitesse de seuil prédéterminée, établie en dessous d'un régime de ralenti du moteur, et la seconde paire de stator-rotor peut charger la seconde batterie lorsque le régime du moteur dépasse le régime de ralenti.

La présente invention fournit également une machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule, comprenant.

une première paire de stator-rotor comprenant un premier noyau de rotor comportant une première bobine de champ enroulée autour de celui-ci et un premier noyau de stator comportant une première bobine de stator enroulée autour de celui-ci, une seconde paire de stator-rotor comprenant un second noyau de rotor comportant une seconde bobine de champ enroulée autour de celui-ci et un second noyau de stator comportant une seconde bobine de stator enroulée autour de celui-ci, et un contrôleur commandant individuellement un premier courant d'excitation circulant dans la première bobine de champ et un second courant d'excitation circulant dans la seconde bobine de champ de manière à réguler individuellement une tension de 2888684 5 génération induite dans la première bobine de stator et une tension de génération induite dans la seconde bobine de stator, les premier et second noyaux de rotors étant fixés à un arbre commun entraîné par un moteur d'un véhicule, la première paire de stator-rotor étant configurée pour générer une puissance électrique devant être fournie aux charges électriques essentielles qui nécessitent toujours une puissance électrique lorsque le véhicule roule et une première batterie à laquelle les charges électriques essentielles sont reliées en parallèle, la seconde paire de stator-rotor étant configurée pour générer une puissance électrique devant être fournie à des charges électriques non essentielles qui ne nécessitent pas toujours une puissance électrique et une seconde batterie à laquelle les charges non essentielles sont connectées en parallèle, où une zone de crête d'une caractéristique régime-couple d'entraînement de la première paire de stator-rotor ne chevauche pas une zone de crête d'une caractéristique régime-couple d'entraînement de la seconde paire de stator-rotor.

Conformément à la présente invention, il est possible de fournir un générateur en tandem pour une utilisation dans un véhicule dont le couple d'entraînement dans une faible plage de régime est rendu petit pour empêcher l'apparition d'un patinage de courroie et d'une variation de régime de ralenti d'un moteur de véhicule entraînant le générateur en tandem.

D'autres avantages et caractéristiques deviendront évidents d'après la description suivante comprenant les dessins et revendications.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

Sur les dessins annexés.

La figure 1 est une vue en coupe transversale axiale d'une machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule conforme à un premier mode de réalisation de 35 l'invention, La figure 2 est un schéma représentant une configuration de circuit de la machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule conforme au premier mode de réalisation de l'invention, 2888684 6 La figure 3 est un organigramme représentant un processus de commande de génération de puissance réalisé par un régulateur compris dans la machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule conforme au premier mode de réalisation de l'invention, La figure 4 est un graphe représentant les caractéristiques de couple d'entraînement/vitesse de rotation de la machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule conforme au premier mode de réalisation de l'invention, La figure 5 est une vue en coupe transversale demi-axiale d'une machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule conforme à un second mode de réalisation de l'invention, La figure 6 est un graphe représentant des caractéristiques de courant de sortie-vitesse de rotation d'une machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention, et La figure 7 est un graphe représentant les caractéristiques de couple d'entraînement-vitesse de rotation d'une machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule conforme à un quatrième mode de réalisation de l'invention.

MODES DE REALISATION PREFERES DE L'INVENTION

Premier mode de réalisation Une machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule conforme à un premier mode de réalisation de l'invention est expliquée ci-dessous en faisant référence à la figure 1.

Sur la figure 1, la référence numérique 1 indique un boîtier, la référence numérique 2 indique une première partie rotative électrique, la référence numérique 3 indique une seconde partie rotative électrique, la référence numérique 4 indique un arbre rotatif, la référence numérique 5 indique une poulie, la référence numérique 6 indique un palier, la référence numérique 7 indique un palier, la référence numérique 8 indique un redresseur, la référence numérique 9 indique un régulateur, et la référence numérique 10 indique un dispositif d'alimentation à bagues collectrices.

Le boîtier 1 est constitué par un boîtier avant 11, un 40 boîtier central 12 et un boîtier arrière 13. Ces boîtiers sont 2888684 7 fixés ensemble par un boulon traversant 14. L'arbre rotatif 4 est installé de façon à pouvoir tourner sur le boîtier 1 au moyen des paliers 6 et 7. La poulie 5 est fixée à l'extrémité avant de l'arbre rotatif 4 en dépassant vers l'avant du boîtier 1. Le redresseur 8, le régulateur 9, et le dispositif d'alimentation à bagues conductrices 10 sont fixés au boîtier arrière 13 du côté arrière de la seconde partie rotative 3.

La première partie rotative électrique 2 comprend une paire de statorrotor constituée par un noyau de rotor du type Randell 21, des bobines de champ 22 enroulées autour du noyau de rotor de type Randell 21, un noyau de stator 23 disposé radialement vers l'extérieur du noyau de rotor du type Randell 21,et une bobine de stator 24 enroulée autour du noyau de stator 23. Le noyau de rotor du type Randell 21 est constitué par une paire de demi-noyaux fixés l'un à l'autre, chacun des demi-noyaux comprenant une partie de protubérance 211, des parties de pôles 212 s'étendant radialement vers l'extérieur depuis la partie de protubérance 211, et des parties de griffes 213 (pôles à griffes). Les bobines de champ 22 sont enroulées autour des parties de protubérances 211. Le noyau de stator 23 est maintenu entre le boîtier avant 11 et le boîtier central 12.

La seconde partie rotative électrique 3 comprend une paire de statorrotor constituée par un noyau de rotor du type Randell 31, des bobines de champ 32 enroulées autour du noyau de rotor de type Randell 31, un noyau de stator 33 disposé radialement à l'extérieur du noyau de type Randell 31, et une bobine de stator 34 enroulée autour du noyau de stator 33. Le noyau de rotor du type Randell 31 est constitué par une paire de deminoyaux fixés l'un à l'autre, chacun des demi-noyaux comprenant une partie de protubérance 311, des parties de pôles 312 s'étendant radialement vers l'extérieur depuis la partie de protubérance 311, et les parties de griffes 313 (pôles à griffes). Les bobines de champ 32 sont enroulées autour des parties de protubérances 311. Le noyau de stator 33 est maintenu entre le boîtier central 12 et le boîtier arrière 13. Du fait que la structure d'un tel noyau de rotor du type Randell est bien connue, aucune explication supplémentaire de la structure mécanique de la machine rotative électrique de ce mode de réalisation n'est donnée ici.

2888684 8 Ensuite, la configuration de circuit de la machine rotative électrique de ce mode de réalisation est expliquée en faisant référence à la figure 2.

Les tensions alternatives triphasées U, V, W fournies en sortie de la bobine de stator 24 sont redressées pleine onde par un redresseur pleine onde triphasé 81, et les tensions alternatives triphasées U', V', W' fournies en sortie de la bobine de stator 34 sont redressées pleine onde par un redresseur pleine onde triphasé 82.

Le dispositif d'alimentation à bagues collectrices 10 comprend une paire de bagues collectrices, dont chacune sert de borne de masse commune des bobines de champ, et l'autre est connectée à une borne positive d'une batterie de véhicule. Le régulateur 9 commande les rapports cycliques d'activation/désactivation des transistors de commande de courant d'excitation respectivement installés sur le noyau de rotor 21 et le noyau de rotor 31 pour commander de cette manière individuellement les courants d'excitation circulant dans la bobine de champ 22 et la bobine de champ 32, respectivement.

La première partie rotative électrique 2 est destinée à générer une basse tension (12 V par exemple) devant être fournie à des charges à basse tension (non représentées), et la seconde partie rotative électrique 3 est destinée à générer une tension élevée (42 V par exemple) devant être fournie à des charges à tension élevée (non représentées). Le nombre de spires de la bobine de stator 34 de la seconde partie rotative électrique 3 est plus important que celui de la bobine de stator 24 de la première partie rotative électrique 2. Dans ce mode de réalisation, on suppose que les charges essentielles, qui nécessitent d'être toujours alimentées en puissance électrique, sont les charges à basse tension et les charges non essentielles telles qu'un moteur électrique de compresseur d'un système de conditionnement d'air, qui ne nécessite pas d'être toujours alimenté par une puissance électrique, sont les charges à tension élevées.

Ensuite, le processus de commande de génération de puissance réalisé par le régulateur 9 est expliqué en faisant référence à l'organigramme de la figure 3.

Avant l'explication du processus de commande de génération 40 de puissance, une explication en ce qui concerne la 2888684 9 caractéristique de couple d'entraînement/vitesse de rotation d'un générateur commun pour une utilisation dans un véhicule sera donnée. Généralement, le générateur utilisé dans un véhicule présente une caractéristique telle que le couple d'entraînement de celui-ci augmente avec l'augmentation de sa vitesse de rotation jusqu'à atteindre une valeur de crête. Après cela, le couple d'entraînement diminue avec l'augmentation de la vitesse de rotation du générateur. Cette caractéristique est un résultat d'un asservissement de courant d'excitation réalisé pour maintenir une tension de batterie (pratiquement égale à une tension d'alimentation appliquée à des charges électriques) à une valeur constante. Du fait qu'un dispositif de commande de courant d'excitation fournit un courant d'excitation à la bobine de champ du générateur avec un rapport cyclique de 100 % alors que la tension de génération est inférieure à une valeur prédéterminée, la tension de génération induite dans la bobine de stator augmente avec l'augmentation de la vitesse de rotation du générateur, grâce à quoi le courant de générateur augmente, à la suite de quoi la tension de batterie atteint une tension cible. Du fait que le couple d'entraînement du générateur utilisé dans un véhicule est sensiblement déterminé par le courant de génération fourni en sortie de la bobine de stator, le couple d'entraînement augmente avec l'augmentation de la vitesse de rotation.

La valeur moyenne du courant de génération fourni depuis le générateur utilisé dans un véhicule vers un système de charge électrique, comprenant une batterie de véhicule et des charges électriques, dépend de la différence entre la tension de génération du générateur utilisé dans un véhicule et de la tension de batterie. Lorsque la vitesse de rotation du générateur augmente, la tension de génération et le courant de génération augmentent à la suite de quoi la tension de batterie augmente. C'est-àdire que du fait que l'augmentation du courant de charge (courant de génération) de la batterie amène le produit de l'impédance interne de la batterie et du courant de charge à augmenter, la tension aux bornes de la batterie augmente. Par conséquent, lorsque l'asservissement de courant d'excitation est réalisé pour maintenir la tension de batterie à la tension cible, l'augmentation de la tension de batterie en raison de l'augmentation de la vitesse de rotation entraîne la 2888684 10 diminution du rapport cyclique du courant d'excitation. Ceci provoque la diminution de la valeur moyenne de la tension de génération, et finalement la diminution du courant de génération. La diminution du courant de génération amène le couple d'entraînement à diminuer. Par conséquent, après que le couple d'entraînement du générateur a atteint sa valeur de crête, le courant d'excitation et le couple d'entraînement présentant une corrélation positive forte avec le courant d'excitation diminue à la suite de la diminution du rapport cyclique du courant d'excitation. C'est-à-dire qu'après que la vitesse de rotation a atteint une certaine valeur correspondant à la valeur de crête du couple d'entraînement, le couple d'entraînement diminue avec l'augmentation de la vitesse de rotation. A ce propos, il devra être noté que l'explication ci- dessus est basée sur la supposition que l'état de fonctionnement du système de charge électrique (niveau de charge de la batterie, consommation en courant du système de charge électrique, etc.) est constant, et par conséquent toute variation de l'état de fonctionnement du système de charge électrique n'est pas considéré dans l'explication ci- dessus.

Il va de soi qu'un moteur de véhicule est requis pour produire un couple important lorsque le couple d'entraînement d'un générateur utilisé dans un véhicule est à sa valeur de crête. La présente invention est basée sur le concept que les zones de crête des couples d'entraînement des deux paires de stator-rotor sont séparées, de sorte qu'elles ne se chevauchent pas mutuellement. Avec la présente invention, il devient possible de réduire la valeur de crête du couple d'entraînement total du générateur, ou la somme des couples d'entraînement des deux paires de stator-rotor afin d'empêcher de cette manière le moteur du véhicule de recevoir un couple excessif lorsque les deux paires de stator-rotor fournissent les courants d'excitation à leurs systèmes de charge respectifs, et afin d'empêcher l'apparition du patinage de courroie. Le terme "zone de crête" désigne ici une plage de la vitesse de rotation à l'intérieur de laquelle le couple d'entraînement est supérieur ou égal à 90 % de sa valeur de crête.

En se référant de nouveau à la figure 3, le processus de commande de génération de puissance commence en lisant le régime d'un moteur ou son équivalent à l'étape S100. Ensuite, on 2888684 11 vérifie à l'étape 5102 si le régime du moteur est inférieur ou non à un régime de seuil prédéterminé (1 500 tr/min) par exemple établi au-dessus du régime de ralenti du moteur (700 à 1 000 tr/min par exemple). Si le résultat de la vérification à l'étape S102 est affirmative, l'alimentation du courant d'excitation à la bobine de champ 32 est empêchée à l'étape S104 pour empêcher l'alimentation de puissance électrique aux charges à tension élevée (charges non essentielles). En revanche si le résultat de la vérification à l'étape S102 est négatif, c'est-à-dire si le régime du moteur est supérieur ou égal au régime de seuil prédéterminé, l'alimentation du courant d'excitation à la bobine de champ 32 est autorisée à l'étape S106 pour permettre l'alimentation de puissance électrique aux charges à tension élevée (charges non essentielles).

Le processus de commande ci-dessus permet de réduire le couple d'entraînement du générateur dans la plage de faible vitesse de rotation du générateur, afin d'empêcher de cette manière l'apparition du patinage de la courroie, tout en assurant une alimentation de puissance électrique aux charges à basse tension (charge essentielle) qui nécessitent de fonctionner dans toute la plage de vitesse, même lorsque le diamètre de la poulie du générateur 5 est réduit de manière à augmenter la vitesse de rotation de l'arbre rotatif 4. La figure 4 représente une relation entre le couple d'entraînement du générateur (couple de charge du générateur) et la vitesse de rotation du générateur.

Sur la figure 4, Ts représente un couple de patinage seuil d'apparition du patinage de la courroie, Ni représente une valeur de la vitesse de rotation du générateur de façon correspondante au régime de ralenti du moteur, et Nx représente une valeur de la vitesse de rotation du générateur à laquelle la seconde paire de stator-rotor lance la génération de puissance.

Comme observé d'après la figure 4, le couple d'entraînement total du générateur ne dépasse pas le couple de patinage seuil Ts après que la vitesse de rotation du générateur a atteint Nx, du fait que le couple d'entraînement de la première paire de stator-rotor diminue déjà depuis sa valeur de crête. Avec ce mode de réalisation, il devient possible d'empêcher le couple d'entraînement total du générateur de dépasser le couple de patinage seuil Ts lorsque à la fois les charges à tension élevée 2888684 12 et les charges à basse tension reçoivent une puissance électrique.

Second mode de réalisation La figure 5 est une demi-vue en coupe transversale d'une machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule conforme à un second mode de réalisation de l'invention. Comme représenté sur cette figure, le second mode de réalisation est caractérisé en ce que le diamètre intérieur du noyau de stator 33 de la seconde partie rotative électrique 3 est rendu égal au diamètre extérieur du noyau de stator 23 de la première partie rotative électrique 2, et les extrémités de la bobine du côté avant de la bobine de stator 34 dépasse au-delà des extrémités de la bobine du côté arrière du noyau de stator 24.

Ce qui suit est une explication d'un processus d'estampage de feuilles d'acier électromagnétiques destinées à fabriquer les noyaux de stators 23 et 33. La première étape consiste à découper à la matrice une feuille pour noyau du noyau de stator 23 présentant un diamètre réduit à partir d'une feuille d'acier électromagnétique. Ensuite, une feuille pour noyau du noyau de stator 33 présentant un diamètre plus important est découpée à la matrice à partir du reste de la feuille d'acier électromagnétique. Cet ordre peut être inversé. Le diamètre extérieur de la feuille pour noyau du noyau de stator 23 est rendu égal au diamètre intérieur de la feuille pour noyau du noyau de stator 33 afin de minimiser le gaspillage de la feuille d'acier électromagnétique. En découpant à la matrice les feuilles pour noyau du noyau de stator 23 et du noyau de stator 34 de façon concentrique à partir de la feuille d'acier électromagnétique identique comme décrit ci-dessus, il devient possible d'améliorer le pourcentage de rendement de la feuille d'acier électromagnétique coûteuse, afin de réduire de cette manière les coûts de fabrication. La réalisation du diamètre extérieur du noyau de stator 23 pour être inférieur ou égal au diamètre intérieur du noyau de stator 33 permet également d'empêcher les extrémités de bobines des bobines de stators 24 et 34 d'exercer des effets thermiques néfastes l'une sur l'autre, du fait qu'un écartement suffisant peut être prévu dans la direction radiale entre les extrémités de bobines des noyaux 2888684 13 de stators 23 et 34 lorsqu'elles se chevauchent dans la direction axiale comme représenté sur la figure 5.

La figure 5 représentant que la seconde partie rotative électrique 3 est située du côté éloigné de la poulie 5, cependant, du fait que la massed'inertie de la seconde partie rotative électrique 3 est plus importante que celle de la première partie rotative électrique 2, ce mode de réalisation peut être configuré de telle sorte que la seconde partie rotative électrique 3 est située du côté proche de la poulie 5, et la première partie rotative électrique 2 est située du côté éloigné de la poulie 5.

Une explication du mécanisme de refroidissement dans ce mode de réalisation est donné ci-dessous. Comme représenté sur la figure 5, la machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule de ce mode de réalisation comporte un ventilateur de refroidissement 100 (pales centrifuges intermédiaires) situé entre les noyaux de rotors 21, 31, un ventilateur de refroidissement 101 situé à l'avant du noyau de rotor 21, et un ventilateur de refroidissement 102 situé à l'arrière du noyau de rotor 31. Le ventilateur de refroidissement 101 aspire l'air de refroidissement provenant de trous d'entrée réalisés dans la paroi avant du boîtier avant 11, et l'évacue par des trous d'évacuation réalisés dans la paroi périphérique du boîtier 1 de manière à refroidir les extrémités de bobine du côté avant de la bobine de stator 24. Le ventilateur de refroidissement 102 aspire l'air de refroidissement provenant des trous d'entrée réalisés dans la paroi arrière du boîtier arrière 13 et l'évacue par des trous d'évacuation réalisés dans la paroi périphérique du boîtier 1 de manière à refroidir les extrémités de bobine du côté arrière de la bobine de stator 34. Le ventilateur de refroidissement (pales centrifuges intermédiaires) 100 est fixé entre l'extrémité arrière du noyau de rotor 21 et l'extrémité avant du noyau de rotor 31, de sorte que les pales centrifuges du ventilateur de refroidissement 100 sont empêchées de vibrer, et l'air de refroidissement est évacué efficacement dans la direction radiale. L'air de refroidissement circule dans le côté radialement intérieur des pales centrifuges principalement à travers l'écartement entre les parties de pôles 212 du noyau de rotor 21. Les parties de protubérances 311 du noyau de rotor 31 2888684 14 peuvent être formées avec des trous s'étendant dans la direction axiale pour fournir à travers ceux-ci l'air de refroidissement depuis le côté arrière vers le côté radialement intérieur du ventilateur de refroidissement 100. L'air de refroidissement soufflé du ventilateur de refroidissement 100 vers son côté radialement extérieur refroidit les extrémités de bobine du côté arrière de la bobine de stator 24 et les extrémités de bobine du côté avant de la bobine de stator 34, et est ensuite évacué vers l'extérieur. Du fait que le ventilateur de refroidissement 100 est supporté à ses deux extrémités axiales, le bruit et la perte de fluide peuvent être réduits.

Avec ce mode de réalisation, il est possible de réduire la longueur axiale de la machine rotative électrique en tandem pour diminuer ainsi davantage la taille et le poids de la machine rotative électrique en tandem. Avec ce mode de réalisation, il est également possible d'éliminer le problème d'une machine rotative électrique en tandem classique selon lequel la température de l'une des deux extrémités de bobine de chacune des deux bobines de stators, qui est située entre les deux noyaux de rotors, augmente excessivement en raison d'une insuffisance d'air de refroidissement.

Troisième mode de réalisation Ensuite, une machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention est décrite. Le troisième mode de réalisation est caractérisé en ce que la vitesse de rotation Nl à laquelle le courant de génération (courant de sortie) de la première partie rotative électrique (la première paire de stator-rotor) 2 s'élève, est établie en dessous du régime de ralenti Ni et la vitesse de rotation N2 à laquelle le courant de génération (courant de sortie) de la seconde partie rotative électrique (la seconde paire de stator-rotor) 3 s'élève, est établie au-dessus du régime de ralenti Ni, comme représenté sur la figure 6. Il devra être noté que la figure 6 représente un cas où le courant de sortie de la première partie rotative électrique est commandé en dessous d'une certaine valeur par l'asservissement de courant d'excitation, et le courant de sortie de la seconde partie rotative électrique 3 est également commandé en dessous d'une certaine valeur par l'asservissement du courant d'excitation. Dans ce mode de réalisation, on suppose 2888684 15 que la première partie rotative électrique 2 fournit une puissance électrique aux charges essentielles d'un véhicule, qui nécessitent d'être toujours fournies en puissance électrique lorsque le véhicule se déplace, et à une batterie du véhicule à laquelle les charges essentielles sont connectées en parallèle et la seconde partie rotative électrique 3 fournit une puissance électrique aux charges non essentielles qui ne nécessitent pas d'être toujours fournies en puissance électrique, mais consomment une puissance relativement importante de sorte que le couple d'entraînement de générateur, que le moteur doit produire au régime proche du régime de ralenti du moteur, peut être réduit. A ce propos, bien que l'axe vertical du graphe de la figure 6 représente le courant de sortie, l'axe vertical peut représenter la puissance de sortie.

Quatrième mode de réalisation Ensuite, une machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule conforme à un quatrième mode de réalisation de l'invention est décrite. Dans le graphe de la figure 7, la courbe 100 représente une relation entre le couple d'entraînement de la première partie rotative électrique (la première paire de stator-rotor) 2 et la vitesse de rotation du générateur convertie en régime de moteur, la courbe 200 représente une relation entre le couple d'entraînement de la seconde partie rotative électrique (la seconde paire de stator-rotor) 3 et la vitesse de rotation du génération convertie en régime de moteur, et la courbe 300 représente une relation entre la somme de ces couples d'entraînement et de la vitesse de rotation du générateur convertie en régime moteur.

Sur la figure 7, on suppose que chacune de la première partie rotative électrique 2 et de la seconde partie rotative électrique 3 fournit un certain niveau de puissance électrique ou de courant aux charges de celles-ci. Cependant, il est évident que le couple d'entraînement de chacune de la première partie rotative électrique 2 et de la seconde partie rotative électrique 3 est provoqué par une perte due à la ventilation, une perte mécanique, etc., avant que la vitesse de rotation du générateur n'atteigne une vitesse de départ de génération de puissance prédéterminée. Sur la figure 7, on suppose également que la première partie rotative électrique 2 fournit une puissance électrique aux charges essentielles d'un véhicule qui 2888684 16 nécessitent d'être toujours alimentées en puissance électrique lorsque le véhicule se déplace et à une batterie de véhicule à laquelle les charges essentielles sont connectées en parallèle, et la seconde partie rotative électrique 3 fournit une puissance électrique aux charges non essentielles qui ne nécessitent pas d'être toujours fournies en puissance électrique et consomment une puissance relativement importante.

Chacune des courbes de couple d'entraînement-vitesse de rotation 100 et 200 représente une courbe à une seule valeur de crête comme il est compris d'après l'explication précédente. Dans ce mode de réalisation, la courbe de couple d'entraînement-vitesse de rotation 100 présente une valeur de crête de Tpl à une vitesse de rotation de Npl à une vitesse de rotation de Npl, et la courbe de couple d'entraînement-vitesse de rotation 200 présente une valeur de crête Tp2 à une vitesse de rotation de Np2. Ce mode de réalisation est configuré de telle sorte que la zone de crête de la courbe de couple d'entraînement-vitesse de rotation 100 (la zone dans laquelle le couple d'entraînement est supérieur ou égal à 90 % de la valeur de crête Tpl) ne chevauche pas la zone de crête de la courbe de couple d'entraînement-vitesse de rotation 200 (la zone dans laquelle le couple d'entraînement est supérieur ou égal à 90 % de la valeur de crête Tp2). Ceci permet d'empêcher la courbe de couple d'entraînement-vitesse de rotation totale 300 d'avoir une valeur de crête plus importante qu'un couple pouvant être transféré maximum entre la courroie et la poulie du générateur afin d'empêcher de cette manière l'apparition d'un patinage de courroie.

Il est évident que diverses modifications peuvent être 30 apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, comme décrit ci-dessous.

Le nombre des paires de stator-rotor peut être de 3 ou plus.

Les noyaux de rotors peuvent être différents que le noyau de rotor du type Randell. La tension de génération fournie en sortie de la première paire de stator rotor peut être égale à la tension de génération fournie en sortie de la seconde paire de stator-rotor. La tension de génération fournie en sortie de la première paire de stator-rotor et appliquée aux charges à basse température peut être ajoutée à la tension de génération fournie 2888684 17 en sortie de la seconde paire de stator rotor pour produire une tension élevée qui sera appliquée aux charges à tension élevée.

Bien que les modes de réalisation décrits ci-dessus concernent un générateur en tandem pour une utilisation dans un véhicule, la présente invention peut être appliquée à un moteur électrique en tandem.

Les modes de réalisation préférés expliqués ci-dessus sont des exemples de l'invention de la présente demande qui est décrite uniquement par les revendications annexées ci-dessous.

Il devra être compris que des modifications des modes de réalisation préférés peuvent être réalisées comme cela sera le cas par l'homme de l'art.

Claims (3)

18 REVENDICATIONS

1. Machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule comprenant: une première paire de stator-rotor (2) comprenant un premier noyau de rotor (21) comportant une première bobine de champ (22) enroulée autour de celui-ci et un premier noyau de stator (23) comportant une première bobine de stator (24) enroulée autour de celui-ci, une seconde paire de stator-rotor (3) comprenant un second noyau de rotor (31) comportant une seconde bobine de champ (32) enroulée autour de celui-ci et un second noyau de stator (33) comportant une seconde bobine de stator (34) enroulée autour de celui-ci, et un contrôleur commandant individuellement un premier courant d'excitation circulant dans ladite première bobine de champ (22) et un second courant d'excitation circulant dans ladite seconde bobine de champ (32) de manière à réguler individuellement une tension de génération induite dans ladite première bobine de stator (24) et une tension de génération induite dans ladite seconde bobine de stator (34), lesdits premier et second noyaux de rotors (21, 31) étant fixés à un arbre rotatif (4) commun entraîné par un moteur d'un véhicule, ladite première paire de stator-rotor (2) étant configurée pour générer une puissance électrique devant être fournie à un premier système de charge électrique comprenant des charges électriques essentielles qui nécessitent toujours une puissance électrique lorsque ledit véhicule se déplace, ladite seconde paire de stator-rotor (3) étant configurée pour générer une puissance électrique devant être fournie à un second système de charge électrique comprenant des charges électriques non essentielles qui ne nécessitent pas toujours une alimentation électrique, où ledit contrôleur est configuré pour empêcher ledit second courant d'excitation de circuler dans ladite seconde bobine de champ (32) lorsqu'un régime dudit moteur est inférieur à un régime de seuil prédéterminé établi au-dessus d'un régime de ralenti dudit moteur.

2888684 19 2. Machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule selon la revendication 1, dans laquelle ledit contrôleur est configuré pour laisser ledit premier courant d'excitation circuler dans ladite première bobine de champ (22) lorsque le régime dudit moteur est supérieur audit régime de ralenti pour permettre à ladite première paire de stator-rotor (2) de générer une puissance électrique, et pour interdire audit second courant d'excitation de circuler dans ladite seconde bobine de champ (32) lorsque le régime dudit moteur est inférieur audit régime de seuil prédéterminé afin d'empêcher ladite seconde paire de stator-rotor (3) de générer une puissance électrique.

3. Machine rotative électrique en tandem pour une 15 utilisation dans un véhicule, comprenant: une première paire de stator-rotor (2) comprenant un premier noyau de rotor (21) comportant une première bobine de champ (22) enroulée autour de celui-ci et un premier noyau de stator (23) comportant une première bobine de stator (24) enroulée autour de celui-ci, une seconde paire de stator-rotor (3) comprenant un second noyau de rotor (31) comportant une seconde bobine de champ (32) enroulée autour de celui-ci et un second noyau de stator (33) comportant une seconde bobine de stator (34) enroulée autour de celui-ci, et un contrôleur commandant individuellement un premier courant d'excitation circulant dans ladite première bobine de champ (22) et un second courant d'excitation circulant dans ladite seconde bobine de champ (32) de manière à réguler individuellement une tension de génération induite dans ladite première bobine de stator (24) et une tension de génération induite dans ladite seconde bobine de stator (34), lesdits premier et second noyaux de rotors (21, 31) étant fixés à un arbre commun (4) entraîné par un moteur d'un 35 véhicule, où un diamètre extérieur dudit premier noyau de stator (23) est inférieur ou égal à un diamètre intérieur dudit second noyau de stator (33).

2888684 4. Machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule selon la revendication 3, dans laquelle ladite première bobine de stator (24) et ladite seconde bobine de stator (34) sont disposées de telle sorte qu'une des deux extrémités de bobine de ladite première bobine de stator (24) chevauche l'une desdites deux extrémités de bobine de ladite seconde bobine de stator (34) dans une direction axiale dudit arbre rotatif (4) commun, un certain écartement existant entre celles-ci dans une direction radiale dudit arbre rotatif (4) commun.

5. Machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule selon la revendication 4, comprenant en outre un ventilateur de refroidissement (100) disposé entre ledit premier noyau de rotor (21) et ledit second noyau de rotor (31) en vue de fournir un air de refroidissement à l'une desdites deux extrémités de bobine de ladite première bobine de stator (24) et à ladite une desdites deux extrémités de bobine de ladite seconde bobine de stator (34), ledit ventilateur de refroidissement (100) étant fixé audit premier noyau de rotor (21) et audit second noyau de rotor (31).

6. Machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule selon la revendication 5, dans laquelle ledit ventilateur de refroidissement (100) comprend des pales centrifuges intermédiaires.

7. Machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule comprenant: une première paire de stator-rotor (2) comprenant un premier noyau de rotor (21) comportant une première bobine de champ (22) enroulée autour de celui-ci et un premier noyau de stator (23) comportant une première bobine de stator (24) enroulée autour de celui-ci, une seconde paire de stator-rotor (3) comprenant un second noyau de rotor (31) comportant une seconde bobine de champ (32) enroulée autour de celui-ci et un second noyau de stator (33) comportant une seconde bobine de stator (34) enroulée autour de celui-ci, et 2888684 21 un contrôleur commandant individuellement un premier courant d'excitation circulant dans la première bobine de champ (22) et un second courant d'excitation circulant dans la seconde bobine de champ (32) de manière à réguler individuellement une tension de génération induite dans ladite première bobine de stator (24) et une tension de génération induite dans ladite seconde bobine de stator (34), lesdits premier et second noyaux de rotors (21, 31) étant fixés à un arbre commun (4) entraîné par un moteur d'un 10 véhicule, ladite première paire de stator-rotor (2) étant configurée pour générer une puissance électrique devant être fournie à des charges électriques essentielles qui nécessitent toujours une puissance électrique lorsque ledit véhicule se déplace et une première batterie à laquelle lesdites charges électriques essentielles sont connectées en parallèle, ladite seconde paire de stator-rotor (3) étant configurée pour générer une puissance électrique devant être fournie à des charges électriques non essentielles qui ne nécessitent pas toujours une puissance électrique et une seconde batterie à laquelle lesdites charges non essentielles sont connectées en parallèle, où ladite première paire de stator-rotor (2) peut charger ladite première batterie lorsque le régime dudit moteur dépasse un régime de seuil prédéterminé, établi en dessous d'un régime de ralenti dudit moteur, et ladite seconde paire de stator-rotor (3) peut charger ladite seconde batterie lorsque le régime dudit moteur dépasse le régime de ralenti.

8. Machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule, comprenant: une première paire de stator-rotor (2) comprenant un premier noyau de rotor (21) comportant une première bobine de champ (22) enroulée autour de celui-ci et un premier noyau de stator (23) comportant une première bobine de stator (24) enroulée autour de celui-ci, une seconde paire de stator-rotor (3) comprenant un second noyau de rotor (31) comportant une seconde bobine de champ (32) enroulée autour de celui-ci et un second noyau de stator (33) 22 2888684 comportant une seconde bobine de stator (34) enroulée autour de celui-ci, et un contrôleur commandant individuellement un premier courant d'excitation circulant dans ladite première bobine de champ (22) et un second courant d'excitation circulant dans ladite seconde bobine de champ (32) de manière à réguler individuellement une tension de génération induite dans ladite première bobine de stator (24) et une tension de génération induite dans ladite seconde bobine de stator (34), lesdits premier et second noyaux de rotors (21, 31) étant fixés à un arbre commun (4) entraîné par un moteur d'un véhicule, ladite première paire de stator- rotor (2) étant configurée pour générer une puissance électrique devant être fournie aux charges électriques essentielles qui nécessitent toujours une puissance électrique lorsque ledit véhicule roule et une première batterie à laquelle lesdites charges électriques essentielles sont connectées en parallèle, ladite seconde paire de stator-rotor (3) étant configurée pour générer une puissance électrique devant être fournie aux charges électriques non essentielles qui ne nécessitent pas toujours une puissance électrique et une seconde batterie à laquelle lesdites charges non essentielles sont connectées en parallèle, où une zone de crête d'une caractéristique de vitesse de rotation-couple d'entraînement de ladite première paire de stator-rotor (2) ne chevauche pas une zone de crête d'une caractéristique de vitesse de rotation-couple d'entraînement de ladite seconde paire de stator-rotor (3).

9. Machine rotative électrique en tandem pour une utilisation dans un véhicule selon la revendication 8, dans laquelle ladite zone de crête de ladite caractéristique de vitesse de rotation-couple d'entraînement de ladite première paire de stator-rotor (2) est une plage de régime dudit moteur à l'intérieur de laquelle ledit couple d'entraînement de ladite première paire de stator-rotor est supérieur ou égal à 90 % d'une valeur de crête dudit couple d'entraînement de ladite première paire de statorrotor (2), et ladite zone de crête de ladite caractéristique de vitesse de rotation-couple 23 2888684 d'entraînement de ladite seconde paire de stator-rotor (3) est une plage de régime dudit moteur à l'intérieur de laquelle ledit couple d'entraînement de ladite seconde paire de statorrotor (3) est supérieur ou égal à 90 % d'une valeur de crête dudit couple d'entraînement de ladite seconde paire de stator-rotor (3).