WO2017093636A1 - Rotor a griffes de machine electrique tournante muni de griffes a chanfrein de forme courbe - Google Patents

Rotor a griffes de machine electrique tournante muni de griffes a chanfrein de forme courbe Download PDF

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Antoine TAN-KIM
Vincent LANFRANCHI
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Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
    • H02K1/243—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors of the claw-pole type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02—Details
    • H02K21/04—Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation
    • H02K21/042—Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation with permanent magnets and field winding both rotating
    • H02K21/044—Rotor of the claw pole type

Definitions

  • the present invention relates to a rotating electric machine claw rotor having claws having curved chamfers.
  • the invention finds a particularly advantageous, but not exclusive, application in the field of alternators and reversible electric machines for a motor vehicle.
  • An alternator transforms mechanical energy into electrical energy.
  • a reversible machine also makes it possible to convert electrical energy into mechanical energy, in particular to start the engine of the vehicle.
  • an alternator as described in document EP0762617 comprises a housing and, inside thereof, a claw rotor, fixed in rotation directly or indirectly to a shaft, and a stator which surrounds the rotor with the presence of a gap.
  • a pulley is attached to the front end of the shaft.
  • the stator comprises a body in the form of a pack of sheets with notches equipped with notch insulation for mounting the stator winding.
  • the coil comprises a plurality of phase windings passing through the notches of the body and forming, with all the phase windings, a front bun and a rear bun on either side of the stator body.
  • the windings are obtained for example from a continuous wire coated with enamel or from bar-like conductor elements, such as U-shaped pins whose ends are interconnected for example by welding.
  • These phase windings are, for example, three-phase windings connected in a star or in a triangle, the outputs of which are connected to at least one electronic rectification module comprising rectifying elements, such as diodes or transistors.
  • the rotor has two pole wheels.
  • Each wheel has a flange of transverse orientation provided at its outer periphery claws for example of trapezoidal shape and axial orientation.
  • the claws of one wheel are directed axially towards the flange of the other wheel.
  • Each claw of a pole wheel enters the space between two claws adjacent to the other pole wheel, so that the claws of the pole wheels are nested relative to each other.
  • a cylindrical core is interposed axially between the flanges of the wheels. This core carries at its outer periphery an excitation coil wound in an insulator radially interposed between the core and this coil.
  • the invention therefore aims to improve the acoustic and electrical performance of the machine by proposing a motor vehicle rotating electric machine rotor comprising at least one pole wheel comprising a plurality of claws, at least one claw having at least one chamfer made in a edge extending between a base and a free end of said claw, said rotor being characterized in that said chamfer has a radial section in the shape of a circular arc.
  • the radial section corresponds to the intersection between the claw and a plane perpendicular to an axis of the rotor.
  • the invention thus makes it possible to obtain a more gradual variation of the magnetic flux in the air gap with respect to a cross-section chamfer configuration, which makes it possible to improve the noise reduction performance while increasing the output current output. by the electric machine.
  • a ratio of a radius of curvature of the chamfer on an outer radius of the rotor is between 0.5 and 0.9. This ratio is particularly advantageous for minimizing the magnetic noise of the machine in a range of rotational speeds in particular between 1800 and 4000 revolutions / min. According to one embodiment, a ratio of a distance between a center of a circle forming an outer circumference of the rotor and a center of a circle forming the curvature of the chamfer on an outer radius of said rotor is between 0.1 and 0.5. In one embodiment, said chamfer is made in a trailing edge of a claw.
  • said chamfer is made in a leading edge of a claw.
  • a claw comprises an arc-shaped chamfer made in a leading edge and an arc-shaped chamfer made in a trailing edge.
  • a surface of said chamfer decreases when moving towards the free end of the corresponding claw.
  • said chamfer surface is substantially zero at the free end of the claw.
  • the claw has an outer radial surface and the chamfer is formed on said outer radial surface.
  • the chamfer extends axially between the base and the free end of the corresponding claw. In one embodiment, said claws of said pole wheel are symmetrical.
  • said claws of said pole wheel are asymmetrical.
  • said rotor comprises interpolar magnets each positioned inside a space separating two successive claws.
  • a ratio of a maximum width of said chamfer on a polar pitch is between 0.16 and 0.37.
  • the subject of the invention is also a rotating electrical machine of the alternator type or a reversible machine characterized in that it comprises a rotor as defined above.
  • Figure 1 is a schematic longitudinal sectional view of an alternator according to the present invention.
  • Figure 2 is a schematic top view of a polar wheel claw according to the present invention provided with a double chamfer;
  • Figure 3 is a schematic front view of a polar wheel claw according to the present invention illustrating the arcuate shape of the chamfers
  • FIG. 4 is a graph showing two curves representing the noise level of an alternator as a function of a ratio between a radius of curvature of the chamfers and an external radius of the rotor, each curve corresponding to a specific rotation speed of the rotor; alternator;
  • FIG. 5 illustrates a schematic variant embodiment of a rotor according to the present invention with asymmetrical claws. Identical, similar or similar elements retain the same reference from one figure to another. In the following description, it is considered that a "front” element is located on the side of the pulley of the machine and a “rear” element is located on the opposite side.
  • FIG. 1 shows a compact and polyphase alternator 10, in particular for a motor vehicle.
  • This alternator 10 transforms mechanical energy into electrical energy and can be reversible.
  • Such a reversible alternator 10, called an alternator / starter makes it possible to convert electrical energy into mechanical energy, in particular to start the engine of the vehicle.
  • This alternator 10 comprises a housing 1 1 and, inside thereof, a claw rotor 12 mounted on a shaft 13, and a stator 16, which surrounds the rotor 12 with the presence of an air gap 17.
  • a pulley 14 is fixed on the shaft 13.
  • This pulley 14 belongs to a belt motion transmission device between the alternator 10 and the engine of the motor vehicle.
  • the axis X of the shaft 13 forms the axis of rotation of the rotor 12 and the pole wheels 24, 25.
  • the stator 16 comprises a body 19 in the form of a pack of sheets provided with notches, for example of the semi-closed type, equipped with slot insulator for mounting the phases of the stator 16.
  • Each phase comprises at least one winding through the notches of the body 19 of the stator 16 and forms, with all phases, a front bun 20 and a rear bun 21 on either side of the stator body 19.
  • the windings are obtained for example from a continuous wire covered with enamel or from bar-like conductor elements, such as pins connected together for example by welding. These windings are, for example, three-phase windings connected in a star or in a triangle, the outputs of which are connected to at least one rectifier bridge comprising rectifying elements such as diodes or transistors of the MOSFET type, in particular when it is a question of an alternator-starter as described for example in the document FR2745445.
  • the rotor 12 comprises two pole wheels 24, 25 each having a flange 28 of transverse orientation provided at its outer periphery with claws 29 for example of trapezoidal shape and axial orientation.
  • the claws 29 of a wheel 24, 25 are directed axially towards the flange 28 of the other wheel.
  • Each claw 29 of a pole wheel 24, 25 enters the space between two claws 29 adjacent to the other pole wheel, so that the claws 29 of the pole wheels 24, 25 are interleaved with each other.
  • the outer periphery of the claws 29 defines with the inner periphery of the body 19 of the stator 16 the gap 17 between the stator 16 and the rotor 12.
  • the inner periphery of the claws 29 is inclined, so that the claws 29 are thinner on the side their free end 54.
  • a cylindrical core 30 is interposed axially between the flanges 28 of the wheels 24, 25.
  • the core 30 consists of two half-cores each belonging to one of the flanges 28.
  • This core 30 carries at its outer periphery a excitation coil 31 wound in an insulator 32 interposed radially between the core 30 and the coil 31.
  • the casing 1 1 comprises front 35 and rear 36 bearings assembled together.
  • the bearings 35, 36 are of hollow form and each bear a central bearing 37, 38 ball for the rotational mounting of the shaft 13 of the rotor.
  • the rear bearing 36 carries a brush holder 40 provided with brushes 41 intended to rub against rings 44 of a manifold 45 connected by wire bonds to the excitation coil 31.
  • the brushes 41 are electrically connected to a voltage regulator mounted outside the machine.
  • the front 35 and rear 36 bearings have substantially lateral front 60 and rear 61 openings to allow the cooling of the alternator 10 by air circulation generated by the rotation of a fan 62 positioned on the front face of the rotor 12 and another fan 63 positioned on the rear face of the rotor.
  • Each fan 62, 63 is provided with a plurality of blades 64.
  • the front lateral openings 60 and rear 61 are opposite the bunches respectively before 20 and rear 21.
  • each claw 29 of trapezoidal shape comprises a leading edge 51 entering firstly into contact with the air in the direction of rotation of the rotor 12 indicated by the arrow SR and a trailing edge 52 located on the opposite side from the leading edge 51.
  • These edges 51, 52 extend between the base 53 of the claw 29, which coincides locally with the outer periphery of the flange 28 corresponding, and the free end 54 of the claw 29.
  • a first chamfer 57 is made in the trailing edge 52 of each claw 29 of the pole wheels 24, 25.
  • a second chamfer 57 ' is made in the leading edge 51 of each claw 29 the pole wheels 24, 25.
  • the chamfers 57, 57 ' are formed in the outer radial surface 56 of the claw 29.
  • the chamfers 57, 57' extend axially between the base 53 and the free end 54 of the corresponding claw 29, that is to say over the entire axial length of the claw.
  • the surface of the chamfers 57, 57 'of generally triangular shape decreases when moving towards a free end 54 of the claw 29.
  • the surface of the chamfer 57 is substantially zero at the free end 54 of the claw 29.
  • each chamfer 57, 57 ' has a radial section in the shape of a circular arc.
  • the radial section corresponds to the intersection of the claw 29 with a plane perpendicular to the axis X of the pole wheel 24, 25.
  • the invention thus makes it possible to obtain a more progressive variation of the magnetic flux in the gap 17 by relative to a right chamfer configuration, which improves the noise reduction performance while increasing the output current delivered by the electric machine.
  • a ratio R1 is defined between a radius of curvature Ra of the chamfers
  • the ratio R1 is preferably between 0.5 and 0.9. As is apparent from FIG. 4, this ratio is particularly advantageous for minimizing the magnetic noise of the electric machine in a range of rotation speeds in particular between 1800 and 4000 rpm (see curve A1 for the speed of 1800 rpm). min and the curve A2 for the speed of 4000 rpm). It should be noted that the aforementioned operating speed range does not correspond to the minimum and maximum operating speeds of the alternator but to the range of speeds for which the magnetic noise, which has a significant level and which is not covered. the ventilation noise of the fans must be attenuated.
  • the ratio R2 is preferably between 0.1 and 0.5.
  • the distance EC is measured between a center C1 of the circle forming the outer circumference of the rotor 12 and a center C2 of the circle forming the curvature of the chamfer 57.
  • Tp Chb_max / Tp.
  • This ratio R3 is between 0.16 and 0.37.
  • the maximum width Chbjnax is measured in a circumferential direction in a plane parallel to a radial face of the flange 28 of the corresponding pole wheel 24, 25.
  • the chamfers 57 are made in the leading edge
  • the chamfers 57, 57 ' are made only in the trailing edges 52 or the leading edges of the claws 29.
  • only some claws 29 of the pole wheels have a chamfer or a double chamfer, the other claws 29 being devoid of chamfer.
  • first and second chamfers 57, 57 ' have the same radius of curvature Ra.
  • the radii of curvature associated with each of the chamfers 57, 57 ' are different from one another.
  • the claws 29 of one of the pole wheels 24 may each have a first chamfer 57 associated with a first ratio R1 which is optimal in terms of noise reduction for the low speed of the operating speed range.
  • the claws 29 of the other pole wheel 25 may each have a second chamfer 57 'associated with a second ratio R1' which is optimal in terms of noise reduction for the high speed of the operating speed range.
  • the ratio R1 is 0.7 for 1800 rev / min and the ratio R1 'is 0.6 for 4000 rev / min.
  • the claws 29 of the pole wheels 24, 25 are symmetrical, that is to say that the median M visible in FIG. 2 passing through the center of the base 53 also passes through the free end. 54 of the claw 29.
  • the claws 29 of the pole wheels 24, 25 are asymmetrical, that is to say that the median M passing through the center of the base 53 d a claw 29 is offset relative to a parallel straight line passing through the free end 54 of the corresponding claw 29.
  • An asymmetric claw 29 can be inclined in the direction of rotation SR (see arrow F1) or in the direction opposite to the direction of rotation SR (see arrow F2).
  • the claws 29 of the two pole wheels 24, 25 can be bent in the same direction or in opposite directions, as shown in FIG.
  • the rotor 12 may optionally include interpolar magnets 46 each positioned within spaces 66 separating two successive claws 29.
  • the magnets 46 can be positioned inside all the interpolar spaces 66 or only inside some of them and evenly distributed along the circumference of the rotor 12.
  • the magnets 46 may be made of rare earth NeFeB (Neodyme-Fer-Bore) or SmCo (Samarium-Cobalt). The choices of the material and the number of interpolar magnets 46 make it possible to easily adjust the magnetic properties of the rotor 12 to the desired power of the alternator.

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Abstract

L'invention porte principalement sur un rotor de machine électrique tournante de véhicule automobile comportant au moins une roue polaire (24, 25) comprenant une pluralité de griffes (29), au moins une griffe (29) comportant au moins un chanfrein (57, 57') réalisé dans un bord (51, 52) s'étendant entre une base et une extrémité libre (54) de ladite griffe (29), ledit rotor étant caractérisé en ce que ledit chanfrein (57, 57') présente une section radiale en forme d'arc de cercle.

Description

ROTOR A GRIFFES DE MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE MUNI DE GRIFFES À CHANFREIN DE FORME COURBE
La présente invention porte sur un rotor à griffes de machine électrique tournante muni de griffes ayant des chanfreins de forme courbe. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine des alternateurs et des machines électriques réversibles pour véhicule automobile. Un alternateur transforme de l'énergie mécanique en énergie électrique. Une machine réversible permet également de transformer de l'énergie électrique en énergie mécanique, notamment pour démarrer le moteur thermique du véhicule.
De façon connue en soi, un alternateur tel que décrit dans le document EP0762617 comporte un carter et, à l'intérieur de celui-ci, un rotor à griffes, solidaire en rotation de manière directe ou indirecte d'un arbre, et un stator qui entoure le rotor avec présence d'un entrefer. Une poulie est fixée sur l'extrémité avant de l'arbre.
Le stator comporte un corps en forme d'un paquet de tôles doté d'encoches équipées d'isolant d'encoches pour le montage du bobinage du stator. Le bobinage comporte une pluralité d'enroulements de phase traversant les encoches du corps et formant, avec tous les enroulements de phase, un chignon avant et un chignon arrière de part et d'autre du corps du stator. Les enroulements sont obtenus par exemple à partir d'un fil continu recouvert d'émail ou à partir d'éléments conducteurs en forme de barre, tels que des épingles en forme de U dont les extrémités sont reliées entre elles par exemple par soudage. Ces enroulements de phase sont par exemple des enroulements triphasés connectés en étoile ou en triangle, dont les sorties sont reliées à au moins un module électronique de redressement comportant des éléments redresseurs, tels que des diodes ou des transistors.
Par ailleurs, le rotor comporte deux roues polaires. Chaque roue présente un flasque d'orientation transversale pourvu à sa périphérie externe de griffes par exemple de forme trapézoïdale et d'orientation axiale. Les griffes d'une roue sont dirigées axialement vers le flasque de l'autre roue. Chaque griffe d'une roue polaire pénètre dans l'espace existant entre deux griffes voisines de l'autre roue polaire, de sorte que les griffes des roues polaires sont imbriquées les unes par rapport aux autres. Un noyau cylindrique est intercalé axialement entre les flasques des roues. Ce noyau porte à sa périphérie externe un bobinage d'excitation bobiné dans un isolant intercalé radialement entre le noyau et ce bobinage.
Il est connu que ce type de machines électriques émet un bruit acoustique dû aux vibrations engendrées par les forces magnétiques en présence. Afin de minimiser ce bruit, il est connu de réaliser des chanfreins de forme plane dans le bord des griffes, comme cela est décrit dans le document US5708318. Toutefois, de tels chanfreins ne permettent pas dans certains cas d'obtenir les prestations acoustiques et électriques souhaitées par les constructeurs automobiles. L'invention vise donc à améliorer les performances acoustiques et électriques de la machine en proposant un rotor de machine électrique tournante de véhicule automobile comportant au moins une roue polaire comprenant une pluralité de griffes, au moins une griffe comportant au moins un chanfrein réalisé dans un bord s'étendant entre une base et une extrémité libre de ladite griffe, ledit rotor étant caractérisé en ce que ledit chanfrein présente une section radiale en forme d'arc de cercle. La section radiale correspond à l'intersection entre la griffe et un plan perpendiculaire à un axe du rotor.
L'invention permet ainsi d'obtenir une variation plus progressive du flux magnétique dans l'entrefer par rapport à une configuration de chanfrein à section droite, ce qui permet d'améliorer les performances de réduction de bruit tout en augmentant le courant de sortie débité par la machine électrique.
Selon une réalisation, un ratio d'un rayon de courbure du chanfrein sur un rayon externe du rotor est compris entre 0.5 et 0.9. Ce ratio est particulièrement avantageux pour minimiser le bruit magnétique de la machine dans une plage de vitesses de rotation en particulier comprise entre 1800 et 4000 tours/min. Selon une réalisation, un ratio d'une distance entre un centre d'un cercle formant une circonférence extérieure du rotor et un centre d'un cercle formant la courbure du chanfrein sur un rayon externe dudit rotor est compris entre 0.1 et 0.5. Selon une réalisation, ledit chanfrein est réalisé dans un bord de fuite d'une griffe.
Selon une réalisation, ledit chanfrein est réalisé dans un bord d'attaque d'une griffe.
Selon une réalisation, une griffe comporte un chanfrein en forme d'arc de cercle réalisé dans un bord d'attaque et un chanfrein en forme d'arc de cercle réalisé dans un bord de fuite.
Selon une réalisation, une surface dudit chanfrein décroît lorsque l'on se déplace vers l'extrémité libre de la griffe correspondante.
Selon une réalisation, ladite surface du chanfrein est sensiblement nulle au niveau de l'extrémité libre de la griffe.
Selon une réalisation, la griffe présente une surface radiale externe et le chanfrein est réalisé sur ladite surface radiale externe.
Selon une réalisation, le chanfrein s'étend axialement entre la base et l'extrémité libre de la griffe correspondante. Selon une réalisation, lesdites griffes de ladite roue polaire sont symétriques.
Selon une réalisation, lesdites griffes de ladite roue polaire sont dissymétriques.
Selon une réalisation, ledit rotor comporte des aimants interpolaires positionnés chacun à l'intérieur d'un espace séparant deux griffes successives.
Selon une réalisation, un ratio d'une largeur maximale dudit chanfrein sur un pas polaire est compris entre 0,16 et 0,37. L'invention a également pour objet une machine électrique tournante de type alternateur ou une machine réversible caractérisée en ce qu'elle comporte un rotor tel que précédemment défini.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention.
La figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un alternateur selon la présente invention;
La figure 2 est une vue schématique de dessus d'une griffe de roue polaires selon la présente invention muni d'un double chanfrein;
La figure 3 est une vue schématique de face d'une griffe de roue polaire selon la présente invention illustrant la forme en arc de cercle des chanfreins;
La figure 4 est un graphique montrant deux courbes représentant le niveau de bruit d'un alternateur en fonction d'un ratio entre un rayon de courbure des chanfreins et un rayon externe du rotor, chaque courbe correspondant à une vitesse de rotation spécifique de l'alternateur;
La figure 5 illustre une variante de réalisation schématique d'un rotor selon la présente invention à griffes dissymétriques. Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. Dans la suite de la description, on considère qu'un élément "avant" est situé du côté de la poulie de la machine et qu'un élément "arrière" est situé du côté opposé.
On a représenté sur la figure 1 un alternateur 10 compact et polyphasé, notamment pour véhicule automobile. Cet alternateur 10 transforme de l'énergie mécanique en énergie électrique et peut être réversible. Un tel alternateur 10 réversible, appelé alterno-démarreur, permet de transformer de l'énergie électrique en énergie mécanique notamment pour démarrer le moteur thermique du véhicule. Cet alternateur 10 comporte un carter 1 1 et, à l'intérieur de celui-ci, un rotor à griffes 12 monté sur un arbre 13, et un stator 16, qui entoure le rotor 12 avec présence d'un entrefer 17. Une poulie 14 est fixée sur l'arbre 13. Cette poulie 14 appartient à un dispositif de transmission de mouvement à courroie entre l'alternateur 10 et le moteur thermique du véhicule automobile. L'axe X de l'arbre 13 forme l'axe de rotation du rotor 12 et des roues polaires 24, 25.
Le stator 16 comporte un corps 19 en forme d'un paquet de tôles doté d'encoches, par exemple du type semi-fermées, équipées d'isolant d'encoches pour le montage des phases du stator 16. Chaque phase comporte au moins un enroulement traversant les encoches du corps 19 du stator 16 et forme, avec toutes les phases, un chignon avant 20 et un chignon arrière 21 de part et d'autre du corps de stator 19.
Les enroulements sont obtenus par exemple à partir d'un fil continu recouvert d'émail ou à partir d'éléments conducteurs en forme de barre, tels que des épingles reliées entre elles par exemple par soudage. Ces enroulements sont par exemple des enroulements triphasés connectés en étoile ou en triangle, dont les sorties sont reliées à au moins un pont redresseur comportant des éléments redresseurs tels que des diodes ou des transistors du type MOSFET, notamment lorsqu'il s'agit d'un alterno- démarreur comme décrit par exemple dans le document FR2745445.
Le rotor 12 comporte deux roues polaires 24, 25 présentant chacune un flasque 28 d'orientation transversale pourvu à sa périphérie externe de griffes 29 par exemple de forme trapézoïdale et d'orientation axiale. Les griffes 29 d'une roue 24, 25 sont dirigées axialement vers le flasque 28 de l'autre roue. Chaque griffe 29 d'une roue polaire 24, 25 pénètre dans l'espace existant entre deux griffes 29 voisines de l'autre roue polaire, de sorte que les griffes 29 des roues polaires 24, 25 sont imbriquées les unes par rapport aux autres. La périphérie externe des griffes 29 définit avec la périphérie interne du corps 19 du stator 16 l'entrefer 17 entre le stator 16 et le rotor 12. La périphérie interne des griffes 29 est inclinée, en sorte que les griffes 29 sont moins épaisses du côté de leur extrémité libre 54. Un noyau cylindrique 30 est intercalé axialement entre les flasques 28 des roues 24, 25. En l'occurrence, le noyau 30 consiste en deux demi- noyaux appartenant chacun à l'un des flasques 28. Ce noyau 30 porte à sa périphérie externe une bobine d'excitation 31 bobinée dans un isolant 32 intercalé radialement entre le noyau 30 et la bobine 31 .
Par ailleurs, le carter 1 1 comporte des paliers avant 35 et arrière 36 assemblés ensemble. Les paliers 35, 36 sont de forme creuse et portent chacun centralement un roulement 37, 38 à billes pour le montage à rotation de l'arbre 13 du rotor. Le palier arrière 36 porte un porte-balais 40 muni de balais 41 destinés à venir frotter contre des bagues 44 d'un collecteur 45 reliées par des liaisons filaires au bobinage d'excitation 31 . Les balais 41 sont reliés électriquement à un régulateur de tension monté à l'extérieur de la machine.
Les paliers avant 35 et arrière 36 comportent des ouvertures sensiblement latérales avant 60 et arrière 61 en vue de permettre le refroidissement de l'alternateur 10 par circulation d'air engendrée par la rotation d'un ventilateur 62 positionné sur la face avant du rotor 12 et d'un autre ventilateur 63 positionné sur la face arrière du rotor. Chaque ventilateur 62, 63 est pourvu d'une pluralité de pales 64. Les ouvertures latérales avant 60 et arrière 61 sont en regard des chignons respectivement avant 20 et arrière 21 .
Plus précisément, comme on peut le voir sur la figure 2, chaque griffe 29 de forme trapézoïdale comporte un bord d'attaque 51 entrant le premier en contact avec l'air suivant le sens de rotation du rotor 12 indiqué par la flèche SR et un bord de fuite 52 situé du côté opposé par rapport au bord d'attaque 51 . Ces bords 51 , 52 s'étendent entre la base 53 de la griffe 29, qui coïncide localement avec la périphérie externe du flasque 28 correspondant, et l'extrémité libre 54 de la griffe 29.
En l'occurrence, un premier chanfrein 57 est réalisé dans le bord de fuite 52 de chaque griffe 29 des roues polaires 24, 25. Dans cet exemple, un deuxième chanfrein 57' est réalisé dans le bord d'attaque 51 de chaque griffe 29 des roues polaires 24, 25. Les chanfreins 57, 57' sont réalisés dans la surface radiale externe 56 de la griffe 29. Les chanfreins 57, 57' s'étendent axialement entre la base 53 et l'extrémité libre 54 de la griffe 29 correspondante, c'est-à-dire sur toute la longueur axiale de la griffe.
De préférence, la surface des chanfreins 57, 57' de forme globalement triangulaire décroît lorsque l'on se déplace vers une extrémité libre 54 de la griffe 29. La surface du chanfrein 57 est sensiblement nulle au niveau de l'extrémité libre 54 de la griffe 29.
Comme cela est bien visible sur la figure 3, chaque chanfrein 57, 57' présente une section radiale en forme d'arc de cercle. La section radiale correspond à l'intersection de la griffe 29 avec un plan perpendiculaire à l'axe X de la roue polaire 24, 25. L'invention permet ainsi d'obtenir une variation plus progressive du flux magnétique dans l'entrefer 17 par rapport à une configuration de chanfrein droit, ce qui permet d'améliorer les performances de réduction de bruit tout en augmentant le courant de sortie débité par la machine électrique. On définit un ratio R1 entre un rayon de courbure Ra des chanfreins
57, 57' et un rayon externe Rr du rotor 12, soit R1 =Ra/Rr. Le ratio R1 est de préférence compris entre 0.5 et 0.9. Comme cela ressort de la figure 4, ce ratio est particulièrement avantageux pour minimiser le bruit magnétique de la machine électrique dans une plage de vitesses de rotation notamment comprise entre 1800 et 4000 tours/min (cf. courbe A1 pour la vitesse de 1800 tours/min et la courbe A2 pour la vitesse de 4000 tours/min). Il est à noter que la plage de vitesses de fonctionnement précitée ne correspond pas aux vitesses minimale et maximale de fonctionnement de l'alternateur mais à la plage de vitesses pour laquelle le bruit magnétique, qui présente un niveau significatif et qui n'est pas couvert par le bruit aéraulique des ventilateurs, doit être atténué.
Par ailleurs, on définit un ratio R2 entre une distance EC et un rayon externe Rr du rotor 12, soit R2=EC/Rr. Le ratio R2 est de préférence compris entre 0.1 et 0.5. La distance EC est mesurée entre un centre C1 du cercle formant la circonférence extérieure du rotor 12 et un centre C2 du cercle formant la courbure du chanfrein 57.
On définit également un ratio R3 entre une largeur maximale Chbjmax du chanfrein 57 et un pas polaire Tp, soit R3=Chb_max/Tp. Tp est égal au rapport entre la circonférence interne du stator et le nombre de pôles de la machine, soit Tp= nD/2p avec D étant le diamètre interne du stator et p étant le nombre de paires de pôles de la machine. Ce ratio R3 est compris entre 0,16 et 0,37. La largeur maximale Chbjnax est mesurée suivant une direction circonférentielle dans un plan parallèle à une face radiale du flasque 28 de la roue polaire 24, 25 correspondante.
Comme cela ressort des tableaux ci-dessous, une telle configuration permet de réduire le bruit magnétique et d'augmenter le courant de sortie de la machine de façon optimale sur l'ensemble de la plage de fonctionnement du rotor 12.
En effet, il apparaît que, pour un chanfrein large (Chb_max=7mm), on obtient une réduction de bruit supérieure de 5dB avec des chanfreins en forme d'arc de cercle par rapport à une configuration de chanfrein droit classique. En outre, on obtient une intensité de courant en sortie de la machine électrique supérieure à 5 Ampères par rapport à une configuration de chanfrein droit classique.
Figure imgf000009_0001
De préférence, les chanfreins 57 sont réalisés dans le bord d'attaque
51 et le bord de fuite 52 de chaque griffe 29. En variante, les chanfreins 57, 57' sont réalisés uniquement dans les bords de fuite 52 ou les bords d'attaque des griffes 29. En variante, seules certaines griffes 29 des roues polaires comportent un chanfrein ou un double chanfrein, les autres griffes 29 étant dépourvues de chanfrein.
En outre, le premier et le deuxième chanfreins 57, 57' présentent le même rayon de courbure Ra.
En variante, les rayons de courbure associés à chacun des chanfreins 57, 57' sont différents l'un par rapport à l'autre. Par exemple, les griffes 29 d'une des roues polaires 24 pourront présenter, chacune, un premier chanfrein 57 associé à un premier ratio R1 qui est optimal en termes de réduction de bruit pour la vitesse basse de la plage de vitesses de fonctionnement. Les griffes 29 de l'autre roue polaire 25 pourront présenter, chacune, un deuxième chanfrein 57' associé à un deuxième ratio R1 ' qui est optimal en termes de réduction de bruit pour la vitesse haute de la plage de vitesses de fonctionnement. Par exemple, le ratio R1 vaut 0.7 pour 1800 tours/min et le ratio R1 ' vaut 0.6 pour 4000 tours/min. Une telle configuration permet de minimiser le bruit magnétique de façon optimale sur l'ensemble de la plage de fonctionnement P du rotor 12.
Dans l'exemple de réalisation, les griffes 29 des roues polaires 24, 25 sont symétriques, c'est-à-dire que la médiane M visible sur la figure 2 passant par le centre de la base 53 passe également par l'extrémité libre 54 de la griffe 29. En variante, comme cela est illustré par la figure 5, les griffes 29 des roues polaires 24, 25 sont dissymétriques, c'est-à-dire que la médiane M passant par le centre de la base 53 d'une griffe 29 est décalée par rapport à une droite parallèle passant par l'extrémité libre 54 de la griffe 29 correspondante. Une griffe 29 dissymétrique peut être penchée dans le sens de rotation SR (cf. flèche F1 ) ou dans le sens opposé au sens de rotation SR (cf. flèche F2). Les griffes 29 des deux roues polaires 24, 25 pourront être penchées dans le même sens ou dans des sens opposés, comme cela est représenté sur la figure 5.
Comme cela est illustré par les figures 2 et 5, le rotor 12 pourra le cas échéant comporter des aimants interpolaires 46 positionnés chacun à l'intérieur d'espaces 66 séparant deux griffes 29 successives. Les aimants 46 pourront être positionnés à l'intérieur de tous les espaces interpolaires 66 ou uniquement à l'intérieur de certains d'entre eux et répartis de façon régulière suivant la circonférence du rotor 12. Les aimants 46 pourront être réalisés en terres rare NeFeB (Neodyme-Fer-Bore) ou SmCo (Samarium-Cobalt). Les choix du matériau et du nombre d'aimants interpolaires 46 permettent d'ajuster aisément les propriétés magnétiques du rotor 12 à la puissance recherchée de l'alternateur.
Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Rotor (12) de machine électrique tournante de véhicule automobile comportant au moins une roue polaire (24, 25) comprenant une pluralité de griffes (29), au moins une griffe (29) comportant au moins un chanfrein (57, 57') réalisé dans un bord (51 , 52) s'étendant entre une base (53) et une extrémité libre (54) de ladite griffe (29),
ledit rotor (12) étant caractérisé en ce que ledit chanfrein (57, 57') présente une section radiale en forme d'arc de cercle.
2. Rotor selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'un ratio d'un rayon de courbure (Ra) du chanfrein (57) sur un rayon externe (Rr) du rotor (12) est compris entre 0.5 et 0.9.
3. Rotor selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un ratio d'une distance (EC) entre un centre (C1 ) d'un cercle formant une circonférence extérieure du rotor (12) et un centre (C2) d'un cercle formant la courbure du chanfrein (57, 57'), sur un rayon externe dudit rotor est compris entre 0.1 et 0.5.
4. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit chanfrein (57, 57') est réalisé dans un bord de fuite (52) d'une griffe (29).
5. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit chanfrein (57, 57') est réalisé dans un bord d'attaque (51 ) d'une griffe (29).
6. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une griffe (29) comporte un chanfrein (57') en forme d'arc de cercle réalisé dans un bord d'attaque (51 ) et un chanfrein (57) en forme d'arc de cercle réalisé dans un bord de fuite (52).
7. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'une surface dudit chanfrein (57, 57') décroît lorsque l'on se déplace vers l'extrémité libre (54) de la griffe (29) correspondante.
8. Rotor selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite surface du chanfrein (57, 57') est sensiblement nulle au niveau de l'extrémité libre (54) de la griffe (29).
9. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la griffe (29) présente une surface radiale externe (56) et en ce que le chanfrein (57, 57') est réalisé sur ladite surface radiale externe (56).
10. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le chanfrein (57, 57') s'étend axialement entre la base (53) et l'extrémité libre (54) de la griffe (29) correspondante.
1 1 . Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que lesdites griffes (29) de ladite roue polaire (24, 25) sont symétriques.
12. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que lesdites griffes (29) de ladite roue polaire (24, 25) sont dissymétriques.
13. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte des aimants interpolaires (46) positionnés chacun à l'intérieur d'un espace (66) séparant deux griffes (29) successives.
14. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'un ratio d'une largeur maximale (chbjnax) dudit chanfrein (57, 57') sur un pas polaire (Tp) est compris entre 0,16 et 0,37.
15. Machine électrique tournante de type alternateur ou machine réversible caractérisée en ce qu'elle comporte un rotor tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3080717B1 (fr) * 2018-04-27 2021-01-22 Valeo Equip Electr Moteur Rotor de machine electrique tounante munie d'une repartition optimisee d'aimants interpolaires

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0515259A1 (fr) * 1991-05-21 1992-11-25 Valeo Equipements Electriques Moteur Alternateur triphasé pour véhicules automobiles
EP2365609A2 (fr) * 2010-03-03 2011-09-14 Remy Technologies, L.l.c. Agencement de passage de circulation d'air pour machines électriques à pôles à griffes
DE102010064377A1 (de) * 2010-12-30 2012-07-05 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine
US20140300234A1 (en) * 2013-04-05 2014-10-09 Remy Technologies, Llc Rotary electric machine rotor pole configuration

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3265967B2 (ja) * 1996-02-09 2002-03-18 株式会社デンソー 交流発電機
CN100384057C (zh) * 2002-09-27 2008-04-23 三菱电机株式会社 车辆用交流发电机

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0515259A1 (fr) * 1991-05-21 1992-11-25 Valeo Equipements Electriques Moteur Alternateur triphasé pour véhicules automobiles
EP2365609A2 (fr) * 2010-03-03 2011-09-14 Remy Technologies, L.l.c. Agencement de passage de circulation d'air pour machines électriques à pôles à griffes
DE102010064377A1 (de) * 2010-12-30 2012-07-05 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine
US20140300234A1 (en) * 2013-04-05 2014-10-09 Remy Technologies, Llc Rotary electric machine rotor pole configuration

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