FR3054742A1 - ROTOR FOR ROTATING ELECTRIC MACHINE - Google Patents
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Abstract
La présente invention propose un rotor de machine électrique tournante de véhicule automobile, ledit rotor (4) comportant : - un corps de rotor (22), - un arbre (3) sur lequel est monté le corps de rotor (22), cet arbre (3) comportant : - une portion de montage (23) pour le montage d'un organe d'entraînement (12), cet organe d'entraînement (12) étant agencé pour être couplé, directement ou indirectement par exemple par l'intermédiaire d'une courroie, à un moteur à combustion du véhicule, - un épaulement (24) positionné entre le corps de rotor (22) et la portion de montage (23) pour l'organe d'entraînement, ledit épaulement (24) étant agencé pour permettre un positionnement axial de l'organe d'entraînement (12) lorsque l'organe d'entraînement est monté sur l'arbre (3).The present invention provides a motor vehicle rotating electric machine rotor, said rotor (4) comprising: - a rotor body (22), - a shaft (3) on which the rotor body (22) is mounted, this shaft (3) comprising: - a mounting portion (23) for mounting a drive member (12), said driving member (12) being arranged to be coupled, directly or indirectly, for example via of a belt, to a combustion engine of the vehicle, - a shoulder (24) positioned between the rotor body (22) and the mounting portion (23) for the drive member, said shoulder (24) being arranged to allow axial positioning of the drive member (12) when the drive member is mounted on the shaft (3).
Description
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FR 3 054 742 - A1FR 3 054 742 - A1
ROTOR POUR MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE (57) La présente invention propose un rotor de machine électrique tournante de véhicule automobile, ledit rotor (4) comportant:ROTOR FOR A ROTATING ELECTRIC MACHINE (57) The present invention provides a rotor for a rotating electrical machine of a motor vehicle, said rotor (4) comprising:
- un corps de rotor (22),- a rotor body (22),
- un arbre (3) sur lequel est monté le corps de rotor (22), cet arbre (3) comportant:- a shaft (3) on which the rotor body (22) is mounted, this shaft (3) comprising:
- une portion de montage (23) pour le montage d'un organe d'entraînement (12), cet organe d'entraînement (12) étant agencé pour être couplé, directement ou indirectement par exemple par l'intermédiaire d'une courroie, à un moteur à combustion du véhicule,a mounting portion (23) for mounting a drive member (12), this drive member (12) being designed to be coupled, directly or indirectly, for example by means of a belt, to a vehicle combustion engine,
- un épaulement (24) positionné entre le corps de rotor (22) et la portion de montage (23) pour l'organe d'entraînement, ledit épaulement (24) étant agencé pour permettre un positionnement axial de l'organe d'entraînement (12) lorsque l'organe d'entraînement est monté sur l'arbre (3).- a shoulder (24) positioned between the rotor body (22) and the mounting portion (23) for the drive member, said shoulder (24) being arranged to allow axial positioning of the drive member (12) when the drive member is mounted on the shaft (3).
ii
ROTOR POUR MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTEROTOR FOR ROTATING ELECTRIC MACHINE
L’invention concerne notamment un rotor pour une machine électrique tournante.The invention relates in particular to a rotor for a rotary electrical machine.
L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des machines électriques tournantes telles que les alternateurs, les alterno-démarreurs ou encore les machines réversibles. On rappelle qu’une machine réversible est une machine électrique tournante apte à travailler de manière réversible, d’une part, comme îo générateur électrique en fonction alternateur et, d’autre part, comme moteur électrique par exemple pour démarrer le moteur thermique du véhicule automobile.The invention finds a particularly advantageous application in the field of rotating electrical machines such as alternators, alternator-starters or even reversible machines. It will be recalled that a reversible machine is a rotary electrical machine capable of working in a reversible manner, on the one hand, as an electric generator in alternator function and, on the other hand, as an electric motor for example for starting the thermal engine of the vehicle automobile.
Une machine électrique tournante comprend un rotor mobile en rotation autour d’un axe et un stator fixe entourant le rotor. En mode alternateur, lorsque le rotor est en rotation, il induit un champ magnétique au stator qui le transforme en courant électrique afin d’alimenter l’électronique du véhicule et de recharger la batterie. En mode moteur, le stator est alimenté électriquement et induit un champ magnétique entraînant le rotor en rotation.A rotating electrical machine includes a rotor movable in rotation about an axis and a fixed stator surrounding the rotor. In alternator mode, when the rotor is rotating, it induces a magnetic field on the stator which transforms it into electric current in order to power the electronics of the vehicle and to recharge the battery. In motor mode, the stator is electrically supplied and induces a magnetic field driving the rotor in rotation.
Le rotor comporte, généralement, un arbre s’étendant le long d’un axe, un collecteur monté sur une partie arrière de l’arbre, un corps de rotor monté sur l’arbre et un organe d’entraînement tel qu’une poulie monté sur une partie avant de l’arbre.The rotor generally comprises a shaft extending along an axis, a collector mounted on a rear part of the shaft, a rotor body mounted on the shaft and a drive member such as a pulley mounted on a front part of the shaft.
Dans un tel rotor de l’art antérieur, le corps de rotor est monté sur l’arbre en l’insérant par la partie avant de l’arbre jusqu’à ce qu’il vienne en appui d’une portion en saillie disposée sur la partie arrière dudit arbre. On insère ensuite autour de l’arbre un jonc, puis un organe de guidage en rotation et enfin un organe d’entraînement, toujours dans une direction de la partie avant de l’arbre vers la partie arrière de l’arbre.In such a rotor of the prior art, the rotor body is mounted on the shaft by inserting it through the front part of the shaft until it comes to bear on a projecting portion disposed on the rear part of said tree. Then a rod is inserted around the shaft, then a rotating guide member and finally a drive member, always in a direction from the front part of the tree towards the rear part of the tree.
Une dernière étape consiste alors à serrer l’organe d’entraînement de manière à empêcher tout déplacement axial de l’une ou l’autre desdites pièces montées sur l’arbre et de manière à garantir un bon maintien dudit organe d’entraînement afin d’assurer la transmission du couple entre la machine électrique tournante et la courroie du moteur thermique du véhicule.A final step then consists in tightening the drive member so as to prevent any axial displacement of one or the other of said parts mounted on the shaft and so as to guarantee good maintenance of said drive member in order to '' ensure the transmission of torque between the rotating electrical machine and the vehicle engine belt.
Lors de cette étape de serrage, la portion en saillie disposée à l’arrière de l’arbre sert de butée contre laquelle viennent s’appuyer les différentes pièces du rotor. Les surfaces en contact entre les pièces disposées entre la portion en saillie de l’arbre et l’organe d’entraînement ont un rôle important dans la maîtrise du serrage dudit organe d’entraînement. Chaque surface en contact possède des défauts géométriques, principalement liés à la fabrication des pièces. De plus, les îo différentes pièces sont, chacune, formées dans une matière spécifique ce qui entraîne, par exemple, des différences de dureté et de coefficient de frottement entre les pièces. Tous ces défauts géométriques et toutes ces différences entre les pièces génèrent une mauvaise robustesse du serrage de l’organe d’entraînement. Cela peut donc provoquer un desserrage de l’organe d’entraînement et détériorer la transmission du couple entre la machine électrique et le moteur thermique.During this tightening step, the projecting portion disposed at the rear of the shaft serves as a stop against which the various parts of the rotor come to bear. The surfaces in contact between the parts arranged between the projecting portion of the shaft and the drive member have an important role in controlling the tightening of said drive member. Each contact surface has geometric defects, mainly related to the manufacturing of parts. In addition, the different parts are each formed from a specific material, which causes, for example, differences in hardness and coefficient of friction between the parts. All these geometric defects and all these differences between the parts generate poor robustness of the tightening of the drive member. This can therefore cause the drive member to loosen and deteriorate the torque transmission between the electric machine and the heat engine.
En outre, un autre inconvénient de ce type de configuration est que la portion en saillie à l’arrière de l’arbre s’enfonce dans le corps de rotor lors de l’opération de serrage de l’organe d’entraînement. Cela est dû, à la fois, au fait que la force appliquée lors du serrage de l’organe d’entraînement est importante pour garantir un bon maintien des pièces et au fait que l’arbre présente une matière plus dure que le corps de rotor. Dans certain cas, cet enfoncement peut être de l’ordre du millimètre, ce qui peut poser des problèmes de tenue mécanique du rotor.In addition, another drawback of this type of configuration is that the protruding portion at the rear of the shaft sinks into the rotor body during the tightening operation of the drive member. This is due, at the same time, to the fact that the force applied during the tightening of the drive member is important to guarantee a good maintenance of the parts and to the fact that the shaft has a harder material than the rotor body. . In some cases, this depression may be of the order of a millimeter, which can cause problems with the mechanical strength of the rotor.
De plus, dans le cas où le corps de rotor est formé par deux roues polaires et une bobine disposée entre les roues polaires, la bobine peut s’opposer à la force de serrage de l’organe d’entraînement. Il existe alors un entrefer entre les deux roues polaires, ces dernières ne sont donc pas bloquées axialement. La même situation se produit également lorsque les roues polaires sont séparées du noyau autour duquel est bobinée la bobine. Il peut alors y avoir deux entrefers situés respectivement entre le noyau et les roues polaires.In addition, in the case where the rotor body is formed by two pole wheels and a coil disposed between the pole wheels, the coil can oppose the clamping force of the drive member. There is then an air gap between the two pole wheels, the latter are therefore not locked axially. The same situation also occurs when the pole wheels are separated from the core around which the coil is wound. There can then be two air gaps located respectively between the core and the pole wheels.
La présente invention vise à permettre d’éviter les inconvénients de l’art antérieur.The present invention aims to avoid the drawbacks of the prior art.
Ainsi, la présente invention vise à permettre de réaliser un rotor dont le maintien et le bon positionnement de l’organe d’entraînement sont garantis.Thus, the present invention aims to make it possible to produce a rotor whose retention and correct positioning of the drive member are guaranteed.
A cet effet, la présente invention a donc pour objet un rotor de machine électrique tournante de véhicule automobile. Selon la présente invention, le rotor comporte :To this end, the present invention therefore relates to a rotor of a rotary electric machine of a motor vehicle. According to the present invention, the rotor comprises:
- un corps de rotor, io - un arbre sur lequel est monté le corps de rotor, cet arbre comportant :- a rotor body, io - a shaft on which the rotor body is mounted, this shaft comprising:
- une portion de montage pour le montage d’un organe d’entraînement, cet organe d’entraînement étant agencé pour être couplé, directement ou indirectement par exemple par l’intermédiaire d’une courroie, à un moteur à combustion du véhicule,a mounting portion for mounting a drive member, this drive member being arranged to be coupled, directly or indirectly, for example by means of a belt, to a combustion engine of the vehicle,
- un épaulement positionné entre le corps de rotor et la portion de montage pour l’organe d’entraînement, ledit épaulement étant agencé pour permettre un positionnement axial de l’organe d’entraînement lorsque l’organe d’entraînement est monté sur l’arbre.- A shoulder positioned between the rotor body and the mounting portion for the drive member, said shoulder being arranged to allow axial positioning of the drive member when the drive member is mounted on the tree.
L'invention permet d’éviter que les défauts géométriques et les spécificités de chaque pièce empilée sur l’arbre, en particulier du corps de rotor formé par les roues polaires et le noyau, n’influencent le maintien de l’organe d’entraînement. Ainsi, le fait d’avoir un épaulement servant de stop axial positionné entre le corps de rotor et l’organe d’entraînement permet de pouvoir augmenter la force de serrage de l’organe d’entraînement afin d’éviter que ce dernier ne se détendent au-delà d’une certaine température. Cela contribue à augmenter la fiabilité de la machine électrique tournante.The invention makes it possible to prevent the geometric defects and the specificities of each piece stacked on the shaft, in particular of the rotor body formed by the pole wheels and the core, from influencing the maintenance of the drive member. . Thus, the fact of having a shoulder serving as an axial stop positioned between the rotor body and the drive member makes it possible to be able to increase the clamping force of the drive member in order to prevent the latter from becoming relax above a certain temperature. This contributes to increasing the reliability of the rotating electric machine.
En outre, avec la présente invention, le corps de rotor ne subit plus de contrainte et n’est donc plus impacté par l’opération de serrage dudit organe d’entraînement. Ainsi, la présente invention permet un meilleur serrage de l’organe d’entraînement sans risque d’endommager le corps de rotor et de ce fait un meilleur blocage axial des pièces autour de l’arbre. La tenue mécanique d’un tel rotor est améliorée de même que ses performances magnétiques.In addition, with the present invention, the rotor body is no longer subjected to stress and is therefore no longer impacted by the clamping operation of said drive member. Thus, the present invention allows better tightening of the drive member without risk of damaging the rotor body and thereby better axial locking of the parts around the shaft. The mechanical strength of such a rotor is improved as well as its magnetic performance.
En outre, la présente invention permet de supprimer le jonc et son étape d’insertion autour de l’arbre. Cela permet donc de diminuer le nombre de pièce du rotor et de simplifier son procédé de fabrication.In addition, the present invention makes it possible to eliminate the rod and its insertion step around the tree. This therefore makes it possible to reduce the number of parts of the rotor and to simplify its manufacturing process.
Selon un mode avantageux de réalisation, le corps de rotor est en appui contre l’épaulement.According to an advantageous embodiment, the rotor body is in abutment against the shoulder.
îo Par exemple, le corps de rotor est positionné en contact axial avec l’épaulement qui permet un arrêt axial du corps de rotor dans une direction vers l’organe d’entraînement.îo For example, the rotor body is positioned in axial contact with the shoulder which allows an axial stop of the rotor body in a direction towards the drive member.
Selon un mode avantageux de réalisation, le corps de rotor est positionné entre l’épaulement et un collecteur monté sur l’arbre.According to an advantageous embodiment, the rotor body is positioned between the shoulder and a manifold mounted on the shaft.
Selon un mode avantageux de réalisation, le corps de rotor est emmanché sur l’arbre.According to an advantageous embodiment, the rotor body is fitted onto the shaft.
Selon un mode avantageux de réalisation, le corps de rotor est emmanché sur l’arbre dans une direction de la partie arrière de l’arbre, c’est-à-dire proche du collecteur, vers la partie avant dudit arbre, c’est-à20 dire proche de l’organe d’entraînement.According to an advantageous embodiment, the rotor body is fitted on the shaft in a direction from the rear part of the shaft, that is to say close to the collector, towards the front part of said shaft, that is -20 say close to the drive member.
Selon un mode avantageux de réalisation, l’épaulement et l’arbre sont monoblocs. Ils sont ainsi solidaire en rotation l’un par rapport à l’autre. Cela permet de mieux garantir le serrage de l’organe d’entraînement.According to an advantageous embodiment, the shoulder and the shaft are in one piece. They are thus integral in rotation with one another. This makes it easier to guarantee the tightening of the drive member.
Selon un exemple avantageux de réalisation, l’épaulement est issu de matière avec l’arbre.According to an advantageous embodiment, the shoulder is made of material with the shaft.
Selon un autre exemple avantageux de réalisation, l’épaulement comporte une pièce rapportée fixée sur l’arbre. Dans cet exemple, la pièce rapportée peut être fixée sur l’arbre par exemple par soudure, par collage ou encore par vissage.According to another advantageous example of embodiment, the shoulder comprises an attached part fixed to the shaft. In this example, the insert can be fixed to the shaft, for example by welding, gluing or even screwing.
Selon un mode avantageux de réalisation, l’épaulement s’étend en saillie radialement par rapport à l’arbre.According to an advantageous embodiment, the shoulder extends radially relative to the shaft.
Selon un mode avantageux de réalisation, l’épaulement comporte une face annulaire autour de l’axe de rotation de l’arbre, cette face étant par exemple sensiblement plane.According to an advantageous embodiment, the shoulder has an annular face around the axis of rotation of the shaft, this face being for example substantially planar.
Selon un mode avantageux de réalisation, l’organe d’entraînement est monté serré sur l’arbre.According to an advantageous embodiment, the drive member is mounted tight on the shaft.
Selon un mode avantageux de réalisation, la portion de montage de l’organe d’entraînement de l’arbre présente un filetage permettant de visser l’organe d’entraînement sur l’arbre. L’organe d’entraînement comporte alors une potion interne filetée complémentaire du filetage de l’arbre. Par exemple, un écrou permet de serrer l’organe d’entraînement sur l’arbre.According to an advantageous embodiment, the mounting portion of the drive member of the shaft has a thread for screwing the drive member on the shaft. The drive member then includes an internal threaded potion complementary to the thread of the shaft. For example, a nut is used to tighten the drive member on the shaft.
Selon un mode avantageux de réalisation, le rotor comporte, en outre, au moins un organe de guidage en rotation monté sur l’arbre, ledit organe de guidage en rotation étant notamment positionné entre l’épaulement et l’organe d’entraînement.According to an advantageous embodiment, the rotor further comprises at least one rotary guide member mounted on the shaft, said rotary guide member being in particular positioned between the shoulder and the drive member.
Selon un mode avantageux de réalisation, l’organe de guidage en rotation est positionné entre l’épaulement et l’organe d’entraînement de manière à être en contact axial avec chacun desdits éléments.According to an advantageous embodiment, the rotating guide member is positioned between the shoulder and the drive member so as to be in axial contact with each of said elements.
Selon un mode avantageux de réalisation, l’organe d’entraînement s’appuie sur l’organe de guidage en rotation.According to an advantageous embodiment, the drive member is supported on the rotating guide member.
Selon un mode avantageux de réalisation, l’organe de guidage en rotation comporte une bague interne et l’épaulement s’étend radialement sur une distance comprise entre 0.95 et 1.05 fois la distance radiale entre ladite bague interne et l’arbre. Cela permet d’éviter d’endommager l’organe de guidage en rotation par le serrage de l’organe d’entraînement.According to an advantageous embodiment, the rotating guide member has an internal ring and the shoulder extends radially over a distance between 0.95 and 1.05 times the radial distance between said internal ring and the shaft. This avoids damaging the rotating guide member by tightening the drive member.
Selon un mode avantageux de réalisation, l’arbre comporte, en outre, un moletage agencé pour maintenir le corps de rotor. Cela permet de garantir le positionnement du corps de rotor sans qu’un effort axial ne soit appliqué sur ledit corps de rotor.According to an advantageous embodiment, the shaft further comprises a knurling arranged to hold the rotor body. This ensures the positioning of the rotor body without axial force being applied to said rotor body.
Selon un mode avantageux de réalisation, le moletage est un moletage droit, c'est-à-dire qu’il comporte des nervures axiales parallèles à l’axe de l’arbre. Cela permet de simplifier le maintien du corps de rotor. En variante, le moletage pourrait être hélicoïdal.According to an advantageous embodiment, the knurling is a straight knurling, that is to say that it comprises axial ribs parallel to the axis of the shaft. This simplifies the maintenance of the rotor body. Alternatively, the knurling could be helical.
Selon un mode avantageux de réalisation, l’organe d’entraînement est une poulie.According to an advantageous embodiment, the drive member is a pulley.
Selon un mode avantageux de réalisation, l’organe de guidage en rotation est un roulement, tel qu’un roulement à billes ou un roulement à aiguilles. En variante, l’organe de guidage en rotation est un palier à surface lisse.According to an advantageous embodiment, the rotating guide member is a bearing, such as a ball bearing or a needle bearing. As a variant, the rotating guide member is a bearing with a smooth surface.
Selon un mode avantageux de réalisation, le corps de rotor est une paire de roues polaires. En variante, le corps de rotor est un paquet de tôles empilées.According to an advantageous embodiment, the rotor body is a pair of pole wheels. Alternatively, the rotor body is a stack of stacked sheets.
Selon un mode avantageux de réalisation, l’arbre comporte un matériau métallique, notamment de l’acier.According to an advantageous embodiment, the shaft comprises a metallic material, in particular steel.
Selon un mode avantageux de réalisation, l’arbre est formé par usinage. En variante, l’arbre peut être frappé ou moulé.According to an advantageous embodiment, the shaft is formed by machining. Alternatively, the tree can be struck or molded.
La présente invention a également pour objet un procédé pour fabriquer une machine électrique tournante tel que précédemment décrit. Le procédé comporte les étapes suivantes :The present invention also relates to a method for manufacturing a rotary electric machine as previously described. The process includes the following steps:
- montage d’un corps de rotor sur un arbre dans une direction de l’arrière de l’arbre vers l’avant de l’arbre,- mounting of a rotor body on a shaft in a direction from the rear of the shaft towards the front of the shaft,
- montage d’un organe d’entraînement sur une portion de montage dudit arbre dans une direction de l’avant de l’arbre vers l’arrière de l’arbre de manière à ce qu’un épaulement de l’arbre soit positionné entre le corps de rotor et l’organe d’entraînement, ledit épaulement étant agencé pour permettre un positionnement axial de l’organe d’entraînement et ledit organe d’entraînement étant agencé pour être couplé, directement ou indirectement par exemple par l’intermédiaire d’une courroie, à un moteur à combustion du véhicule.mounting of a drive member on a mounting portion of said shaft in a direction from the front of the shaft towards the rear of the shaft so that a shoulder of the shaft is positioned between the rotor body and the drive member, said shoulder being arranged to allow axial positioning of the drive member and said drive member being arranged to be coupled, directly or indirectly for example by means of 'a belt, to a vehicle combustion engine.
Selon un mode avantageux de réalisation, le procédé comporte en outre, une étape de montage d’un organe de guidage en rotation sur l’arbre dans une direction de l’avant de l’arbre ver l’arrière de l’arbre de manière à ce qu’il vienne en appui contre l’épaulement.According to an advantageous embodiment, the method further comprises, a step of mounting a guide member in rotation on the shaft in a direction from the front of the shaft to the rear of the shaft so so that it comes to bear against the shoulder.
Selon un mode avantageux de réalisation, le procédé comporte, en outre, une étape de serrage de l’organe d’entraînement contre l’organe de guidage en rotation.According to an advantageous embodiment, the method further comprises a step of tightening the drive member against the rotating guide member.
La présente invention a également pour objet une machine électrique tournante. La machine électrique tournante peut, avantageusement, former un alternateur ou un alterno-démarreur ou une machine réversible.The present invention also relates to a rotating electric machine. The rotary electrical machine can advantageously form an alternator or an alternator-starter or a reversible machine.
La présente invention pourra être mieux comprise à la lecture de la 5 description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en oeuvre non limitatifs de l’invention et de l’examen des dessins annexés, sur lesquels :The present invention will be better understood on reading the detailed description which follows, examples of non-limiting implementation of the invention and examination of the appended drawings, in which:
- la figure 1 représente, schématiquement et partiellement, une vue en coupe d’une machine électrique tournante selon un exemple de mise en oeuvre de l’invention, io - la figure 2 représente, schématiquement et partiellement, une vue en coupe d’un arbre de la figure 1.- Figure 1 shows, schematically and partially, a sectional view of a rotary electrical machine according to an exemplary implementation of the invention, io - Figure 2 shows, schematically and partially, a sectional view of a tree of figure 1.
Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent les mêmes références d’une figure à l’autre.Identical, similar or analogous elements keep the same references from one figure to another.
La figure 1 représente une machine électrique tournante 1 compacte 15 et polyphasée, notamment pour véhicule automobile. Cette machine électrique tournante 1 transforme de l’énergie mécanique en énergie électrique, en mode alternateur, et peut fonctionner en mode moteur pour transformer de l’énergie électrique en énergie mécanique. Cette machine électrique tournante 1 est, par exemple, un alternateur, un alterno20 démarreur ou une machine réversible.FIG. 1 represents a rotary electrical machine 1 compact 15 and polyphase, in particular for a motor vehicle. This rotating electrical machine 1 transforms mechanical energy into electrical energy, in alternator mode, and can operate in motor mode to transform electrical energy into mechanical energy. This rotary electrical machine 1 is, for example, an alternator, a starter alterno20 or a reversible machine.
La machine électrique tournante 1 comporte un carter 2. A l'intérieur de ce carter 2, elle comporte, en outre, un rotor 4 et un stator 5 entourant le rotor 4. Le rotor 4 comporte un arbre 3 et présente un mouvement de rotation qui se fait autour d’un axe X centré sur l’arbre 3. Dans la suite de la description les orientations radiales, ortho-radiale et axiales sont à considérer par rapport à cet axe X.The rotary electrical machine 1 comprises a casing 2. Inside this casing 2, it further comprises a rotor 4 and a stator 5 surrounding the rotor 4. The rotor 4 comprises a shaft 3 and has a rotational movement which is done around an axis X centered on the tree 3. In the following description, the radial, ortho-radial and axial orientations are to be considered with respect to this axis X.
Dans cet exemple, le carter 2 comporte un palier avant 6 et un palier arrière 7 qui sont assemblés ensemble. Ces paliers 6, 7 sont de forme creuse et portent, chacun, centralement un organe de guidage en rotationIn this example, the casing 2 comprises a front bearing 6 and a rear bearing 7 which are assembled together. These bearings 6, 7 are hollow in shape and each carry a central guide member in rotation
10, 11 respectif pour le montage à rotation de l'arbre 3.10, 11 respectively for the rotational mounting of the shaft 3.
Un organe d’entraînement 12 est monté sur une extrémité avant de l’arbre 3, au niveau du palier avant 6. Il permet de transmettre le mouvement de rotation à l’arbre 3 et est agencé pour être couplé, directement ou indirectement par exemple par l’intermédiaire d’une courroie, à un moteur à combustion du véhicule.A drive member 12 is mounted on a front end of the shaft 3, at the front bearing 6. It transmits the rotational movement to the shaft 3 and is arranged to be coupled, directly or indirectly for example via a belt, to a vehicle combustion engine.
L’extrémité arrière de l’arbre 3 porte, ici, des bagues collectrices appartenant à un collecteur 8. Des balais appartenant à un porte-balais (non représenté) sont disposés de façon à frotter sur les bagues collectrices. Le porte-balais est relié à un régulateur de tension compris dans un pont redresseur 9.The rear end of the shaft 3 carries, here, slip rings belonging to a collector 8. Brushes belonging to a brush holder (not shown) are arranged so as to rub on the slip rings. The brush holder is connected to a voltage regulator included in a rectifier bridge 9.
Dans toute la description, on comprendra les termes « avant » comme en direction de l’organe d’entraînement 12 et « arrière » comme îo en direction du collecteur 8.Throughout the description, the terms "front" will be understood as towards the drive member 12 and "rear" as will towards the manifold 8.
Le palier avant 6 et le palier arrière 7 peuvent comporter, en outre, des ouvertures sensiblement latérales pour le passage de l’air en vue de permettre le refroidissement de la machine électrique tournante par circulation d'air engendrée par la rotation d’un ventilateur avant 13 sur la face dorsale avant du rotor 4, c’est-à-dire au niveau du palier avant 6 et d’un ventilateur arrière 14 sur la face dorsale arrière du rotor, c’est-à-dire au niveau du palier arrière 7.The front bearing 6 and the rear bearing 7 may further comprise substantially lateral openings for the passage of air in order to allow the cooling of the rotary electrical machine by circulation of air generated by the rotation of a fan. front 13 on the front dorsal face of the rotor 4, that is to say at the level of the front bearing 6 and of a rear fan 14 on the rear dorsal face of the rotor, that is to say at the level of the bearing rear 7.
Dans cet exemple de réalisation, le stator 5 comporte un corps 15 en forme d'un paquet de tôles doté d'encoches, par exemple du type semi fermée ou ouverte, équipées d’isolant d’encoches pour le montage d’un bobinage électrique 16. Ce bobinage 16 traverse les encoches du corps 15 et forment un chignon avant et un chignon arrière de part et d'autre du corps de stator. Ce bobinage 16 est obtenu, par exemple, à partir d’un fil continu recouvert d’émail ou encore à partir d’éléments conducteurs en forme de barre tels que des épingles reliées entre elles. Le bobinage 16 est connecté, par exemple, en étoile ou encore en triangle.In this exemplary embodiment, the stator 5 comprises a body 15 in the form of a packet of sheets provided with notches, for example of the semi-closed or open type, equipped with insulating notches for mounting an electric winding. 16. This winding 16 passes through the notches of the body 15 and form a front bun and a rear bun on either side of the stator body. This winding 16 is obtained, for example, from a continuous wire covered with enamel or also from conductive elements in the form of a bar such as pins interconnected. The winding 16 is connected, for example, in a star or even in a triangle.
Dans l’exemple de la figure 1, le rotor 4 est un rotor à griffe. Il comporte un corps de rotor 22 monté sur l’arbre 3 et présentant deux roues polaires 17. Chaque roue polaire 17 est formée d’un flasque 18 et d’une pluralité de griffes 19 formants des pôles magnétiques. Le flasque 18 est d’orientation transversale et présente, par exemple, une forme sensiblement annulaire. Ce rotor 4 comporte, en outre, un noyau 20 cylindrique qui est intercalé axialement entre les roues polaires 17. Ici, ce noyau 20 est formé de deux demi noyaux appartenant chacun à l’une des roues polaires 17. Le rotor 4 comporte, entre le noyau 20 et les griffes 19, une bobine 21 comportant, ici, un moyeu de bobinage et un bobinage électrique sur ce moyeu. Par exemple, les bagues collectrices appartenant au collecteur sont reliées par des liaisons filaires à ladite bobine. Le rotor 4 peut également comporter des éléments magnétiques tels que des aimants permanents interposés entre deux griffes adjacentes.In the example of FIG. 1, the rotor 4 is a claw rotor. It comprises a rotor body 22 mounted on the shaft 3 and having two pole wheels 17. Each pole wheel 17 is formed of a flange 18 and a plurality of claws 19 forming magnetic poles. The flange 18 is of transverse orientation and has, for example, a substantially annular shape. This rotor 4 further comprises a cylindrical core 20 which is axially interposed between the pole wheels 17. Here, this core 20 is formed by two half cores each belonging to one of the pole wheels 17. The rotor 4 comprises, between the core 20 and the claws 19, a coil 21 comprising, here, a winding hub and an electric winding on this hub. For example, the slip rings belonging to the collector are connected by wire connections to said coil. The rotor 4 can also include magnetic elements such as permanent magnets interposed between two adjacent claws.
Lorsque le bobinage électrique est alimenté électriquement à partir des balais, le rotor 4 est magnétisé et devient un rotor inducteur avec io formation de pôles magnétiques Nord-Sud au niveau des griffes 19. Ce rotor inducteur crée un courant induit alternatif dans le stator induit lorsque l’arbre 3 est en rotation. Le pont redresseur 9 transforme alors ce courant induit alternatif en un courant continu, notamment pour alimenter les charges et les consommateurs du réseau de bord du véhicule automobile ainsi que pour recharger sa batterie.When the electric winding is electrically powered from the brushes, the rotor 4 is magnetized and becomes an inductor rotor with the formation of North-South magnetic poles at the claws 19. This inductor rotor creates an alternating induced current in the stator induced when the shaft 3 is rotating. The rectifier bridge 9 then transforms this alternating induced current into a direct current, in particular to supply the loads and the consumers of the on-board network of the motor vehicle as well as to recharge its battery.
L’arbre 3 comporte une portion de montage 23 pour le montage de l’organe d’entraînement 12 et un épaulement 24 comme bien illustré par la figure 2.The shaft 3 has a mounting portion 23 for mounting the drive member 12 and a shoulder 24 as well illustrated in FIG. 2.
L’épaulement 24 est positionné entre le corps de rotor 22 et la 20 portion de montage 23 de manière à permettre un positionnement axial de l’organe d’entraînement 12.The shoulder 24 is positioned between the rotor body 22 and the mounting portion 23 so as to allow axial positioning of the drive member 12.
Dans l’exemple de la figure 2, l’épaulement 24 s’étend en saillie radialement par rapport à l’arbre 3. II comporte une face annulaire 25 autour de l’axe de rotation de l’arbre, cette face étant par exemple sensiblement plane. L’épaulement 24 comporte en outre une face avant 26 et une face arrière 27 s’étendant, chacune, radialement depuis la face annulaire 25 vers l’axe X. En d’autres termes, l’épaulement 24 forme une bague qui s’étend de préférence sur toute la circonférence de l’arbre 3.In the example of FIG. 2, the shoulder 24 projects radially from the shaft 3. It has an annular face 25 around the axis of rotation of the shaft, this face being for example substantially flat. The shoulder 24 further comprises a front face 26 and a rear face 27 each extending radially from the annular face 25 towards the axis X. In other words, the shoulder 24 forms a ring which s preferably extends over the entire circumference of the tree 3.
Le corps de rotor 22 est en appui contre l’épaulement 24, en particulier, le corps de rotor 22 est en appui contre la face arrière 27 de l’épaulement 24. Par exemple, le corps de rotor 22 est positionné en contact axial avec l’épaulement 24 ce qui permet un arrêt axial du corps de rotor 22 dans une direction vers l’organe d’entraînement 12. En ίο d’autres termes, l’épaulement 24 sert de butée axiale lors du montage du corps de rotor 22 sur l’arbre 3 dans une direction de l’arrière vers l’avant de l’arbre.The rotor body 22 is in abutment against the shoulder 24, in particular, the rotor body 22 is in abutment against the rear face 27 of the shoulder 24. For example, the rotor body 22 is positioned in axial contact with the shoulder 24 which allows an axial stop of the rotor body 22 in a direction towards the drive member 12. In other words, the shoulder 24 serves as an axial stop when mounting the rotor body 22 on shaft 3 in a direction from back to front of the tree.
L’épaulement 24 et l’arbre 3 sont, ici, monoblocs. Ils sont ainsi solidaire en rotation l’un par rapport à l’autre.The shoulder 24 and the shaft 3 are, here, in one piece. They are thus integral in rotation with one another.
Dans un premier more de réalisation, l’épaulement 24 est issu de matière avec l’arbre 3.In a first more embodiment, the shoulder 24 is made of material with the shaft 3.
Dans un second mode de réalisation, l’épaulement 24 comporte une pièce rapportée fixée sur l’arbre 3. Par exemple, la pièce rapportée peut îo être fixée sur l’arbre 3 par soudure, par collage ou encore par vissage.In a second embodiment, the shoulder 24 includes an insert fixed to the shaft 3. For example, the insert can be fixed to the shaft 3 by welding, gluing or even screwing.
La portion de montage 23 de l’organe d’entraînement 12 présente par exemple un filetage permettant de visser l’organe d’entraînement 12 sur l’arbre 3. L’organe d’entraînement 12 comporte alors une potion interne filetée complémentaire du filetage de l’arbre.The mounting portion 23 of the drive member 12 has for example a thread allowing the drive member 12 to be screwed onto the shaft 3. The drive member 12 then comprises a threaded internal potion complementary to the thread of the tree.
Dans l’exemple de la figure 1, l’organe d’entraînement 12 est monté serré sur l’arbre 3. Pour cela, l’organe d’entraînement 12 est monté sur l’arbre 3, par exemple par vissage, dans une direction de l’avant vers l’arrière de l’arbre. Puis, un organe de serrage 28, tel qu’un écrou positionné dans le fond d’une cavité de l’organe d’entraînement 12, est monté sur l’arbre 3 de manière à serrer l’organe d’entraînement et ainsi à assurer un positionnement axial de chaque élément se trouvant entre ledit organe de serrage et l’épaulement 24.In the example of Figure 1, the drive member 12 is mounted tight on the shaft 3. For this, the drive member 12 is mounted on the shaft 3, for example by screwing, in a direction from front to back of the tree. Then, a clamping member 28, such as a nut positioned in the bottom of a cavity of the drive member 12, is mounted on the shaft 3 so as to tighten the drive member and thus ensure an axial positioning of each element located between said clamping member and the shoulder 24.
Dans l’exemple représenté sur la figure 1, l’organe d’entraînement 12 est une poulie.In the example shown in Figure 1, the drive member 12 is a pulley.
Dans l’exemple de la figure 1, l’organe de guidage en rotation 10 positionné à l’avant de l’arbre 3 est positionné entre l’épaulement 24 et l’organe d’entraînement 12. L’organe de guidage en rotation 10 est positionné de manière à être en contact axial avec chacun desdits éléments. En particulier, l’organe de guidage en rotation 10 est en contact axial avec la face avant 26 de l’épaulement 24 et l’organe d’entraînement 12 s’appuie sur l’organe de guidage en rotation 10.In the example of FIG. 1, the rotating guide member 10 positioned at the front of the shaft 3 is positioned between the shoulder 24 and the drive member 12. The rotating guide member 10 is positioned so as to be in axial contact with each of said elements. In particular, the rotating guide member 10 is in axial contact with the front face 26 of the shoulder 24 and the drive member 12 is supported on the rotating guide member 10.
L’organe de guidage en rotation 10 comporte une bague interne 29 et une bague externe 30. La bague interne 29 est opposée radialement à la bague externe 30 et se situe du côté plus proche de l’arbre 3, la bague externe 30 étant située du côté plus proche du palier avant 6.The rotating guide member 10 has an inner ring 29 and an outer ring 30. The inner ring 29 is radially opposite the outer ring 30 and is located on the side closer to the shaft 3, the outer ring 30 being located on the side closest to the front bearing 6.
L’épaulement 24 s’étend radialement sur une distance comprise entre 0.95 et 1.05 fois la distance radiale entre une face externe de ladite bague interne 29 et l’arbre 3.The shoulder 24 extends radially over a distance between 0.95 and 1.05 times the radial distance between an external face of said internal ring 29 and the shaft 3.
L’organe de guidage en rotation est par exemple un roulement, tel qu’un roulement à billes ou un roulement à aiguilles. En variante, l’organe de guidage en rotation peut être un palier à surface lisse.The rotating guide member is for example a bearing, such as a ball bearing or a needle bearing. Alternatively, the rotating guide member can be a bearing with a smooth surface.
Le corps de rotor 22 est positionné entre l’épaulement 24 et le îo collecteur 8 monté sur l’arbre 3.The rotor body 22 is positioned between the shoulder 24 and the manifold 8 mounted on the shaft 3.
L’arbre 3 comporte, en outre, un moletage 31 agencé pour maintenir le corps de rotor 22. Le moletage 31 est par exemple un moletage droit, c'est-à-dire qu’il comporte des nervures axiales parallèles à l’axe de l’arbre. Dans un autre exemple, le moletage 31 peut être un moletage hélicoïdal.The shaft 3 further comprises a knurling 31 arranged to hold the rotor body 22. The knurling 31 is for example a straight knurling, that is to say that it comprises axial ribs parallel to the axis of the tree. In another example, the knurling 31 can be a helical knurling.
L’arbre 3 comporte par exemple un matériau métallique, notamment de l’acier. L’arbre peut être formé par usinage, par moulage ou encore être frappé.The shaft 3 comprises for example a metallic material, in particular steel. The shaft can be formed by machining, molding or even be struck.
Un procédé pour fabriquer une machine électrique tournante tel que 20 précédemment décrit est explicité ci-dessous. Un tel procédé comporte les étapes suivantes :A method for manufacturing a rotary electrical machine as previously described is explained below. Such a method comprises the following steps:
- montage du corps de rotor 22 sur l’arbre 3 dans une direction de l’arrière de l’arbre vers l’avant de l’arbre,- mounting the rotor body 22 on the shaft 3 in a direction from the rear of the shaft towards the front of the shaft,
- montage de l’organe d’entraînement 12 sur la portion de montage- mounting the drive member 12 on the mounting portion
23 dudit arbre 3 dans une direction de l’avant de l’arbre vers l’arrière de l’arbre de manière à ce que l’épaulement 24 soit positionné entre le corps de rotor 22 et l’organe d’entraînement 12.23 of said shaft 3 in a direction from the front of the shaft towards the rear of the shaft so that the shoulder 24 is positioned between the rotor body 22 and the drive member 12.
Le procédé comporte en outre, une étape de montage de l’organe de guidage en rotation 10 sur l’arbre 3 dans une direction de l’avant de l’arbre vers l’arrière de l’arbre de manière à ce qu’il vienne en appui contre l’épaulement 24.The method further includes a step of mounting the rotational guide member 10 on the shaft 3 in a direction from the front of the shaft towards the rear of the shaft so that it comes to bear against the shoulder 24.
Le procédé comporte, en outre, une étape de serrage de l’organe d’entraînement 12 contre l’organe de guidage en rotation 10.The method further includes a step of tightening the drive member 12 against the rotating guide member 10.
La présente invention permet d’éviter que le corps de rotor ne subisse une déformation due à l’enfoncement de l’arbre dans ledit corps de rotor lors de l’opération de serrage de l’organe d’entraînement. Ainsi grâce à l’invention, une force supérieure de serrage peut être appliquée sur l’organe d’entraînement afin de diminuer les risques de desserrage dudit organe lors du fonctionnement de la machine électrique tournante sans impacter les performances de ladite machine.The present invention makes it possible to prevent the rotor body from undergoing a deformation due to the depression of the shaft in said rotor body during the clamping operation of the drive member. Thus thanks to the invention, a higher clamping force can be applied to the drive member in order to reduce the risks of loosening of said member during the operation of the rotary electric machine without impacting the performance of said machine.
En outre, la présente invention permet de simplifier le procédé de montage de la machine électrique tournante en supprimant une étape de îo montage d’un jonc sur l’arbre.In addition, the present invention makes it possible to simplify the method of mounting the rotary electrical machine by eliminating a step of fitting a rod onto the shaft.
La présente invention est décrite ici pour un rotor de type rotor à griffe. Cependant, la présente invention pourrait également s’appliquer à d’autres types de rotor, tel que par exemple un rotor formé d’un paquet de tôles empilés, en procurant les mêmes avantages.The present invention is described here for a rotor of the claw rotor type. However, the present invention could also be applied to other types of rotor, such as for example a rotor formed from a packet of stacked sheets, providing the same advantages.
La présente invention trouve des applications en particulier dans le domaine des machines électriques tournantes pour alternateur, alternodémarreur ou machine réversible mais elle pourrait également s’appliquer à tout type de machine tournante.The present invention finds applications in particular in the field of rotary electrical machines for alternator, alternator starter or reversible machine but it could also be applied to any type of rotary machine.
Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de la présente invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents.Of course, the foregoing description has been given by way of example only and does not limit the field of the present invention from which one would not depart by replacing the various elements with any other equivalent.
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