WO2018138448A1 - Machine electrique tournante munie d'un obturateur limitant un rebouclage d'air chaud - Google Patents

Machine electrique tournante munie d'un obturateur limitant un rebouclage d'air chaud Download PDF

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WO2018138448A1
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petal
shutter
electric machine
machine according
bearing
Prior art date
Application number
PCT/FR2018/050182
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Inventor
Michel Fakes
Yannick LE-MEITOUR
Dominique Mouillard
Pierre-Henri GUIBERT
Cédric MARSEILLE
Khadija El Baraka
Svetislav JUGOVIC
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur
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    • H02K11/04—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for rectification
    • H02K11/049—Rectifiers associated with stationary parts, e.g. stator cores
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    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics

Definitions

  • the invention relates to a rotary electric machine provided with a shutter limiting a looping of hot air.
  • the invention finds a particularly advantageous, but not exclusive, application with rotating electrical machines operating at least in alternator mode.
  • the rotating electrical machines comprise a stator and a rotor secured to a shaft.
  • the stator and the rotor are mounted in a housing configured to rotate the shaft on bearings through bearings.
  • the rotor may be a claw rotor having two pole wheels and a core around which is wound an excitation coil.
  • the rotor comprises a body formed by a stack of sheets of sheets held in pack form by means of a suitable fastening system.
  • the rotor comprises poles formed for example by permanent magnets housed in cavities formed in the magnetic mass of the rotor.
  • the poles are formed by coils wound around rotor arms.
  • the stator comprises a body consisting of a stack of thin sheets forming a ring, whose inner face is provided with notches open inwardly to receive phase windings. These windings pass through the notches of the stator body and form buns protruding from both sides of the stator body.
  • the phase windings are obtained for example from a continuous wire covered with enamel or from conductive elements in the form of pins connected together by welding.
  • These windings are polyphase windings connected in star or delta whose outputs are connected to an electronic power module including a rectifier bridge in the case of an alternator. This bridge rectifier also operates in an inverter mode in the case of an alternator-starter.
  • a fan 2 fixed on the rotor 3 of the machine makes it possible to create a stream of air entering laterally via the arrow F1 inside a passage defined by the face of the heat sink 4 turned towards the bearing 5 and the upper face of the bearing 5 turned towards the dissipator 4 then is discharged laterally towards the outside of the electric machine according to the arrow F2.
  • the air at the outlet of the fan 2 licks the winding bun 8 and the phase outputs 6 of the stator 7 and heats up. Part of this air is sucked via axial louvers 1 1 of the bearing in the machine along the arrow F3 instead of evacuate to the outside.
  • the air temperature near the fins 9 of the heatsink 4 is higher, which decreases the cooling capacity of the machine.
  • stator mounted in the bearing, the stator comprising a coil provided with phase outputs,
  • the shutter comprises a body and at least one set of petals having at least one foldable petal relative to the body, said at least one petal assembly defining an opening for the passage of a phase output.
  • the invention thus makes it possible, thanks to the configuration of the foldable petal (s) of the shutter, to substantially seal off the entire hearing of the bearing.
  • the flow of air passing with the phase output through the hearing is almost nonexistent.
  • This isolates the air inlet path with respect to the cooling air outlet path, which prevents the occurrence of the phenomenon of hot air loopback to the interior of the electric machine.
  • having a foldable petal gives a certain flexibility to said petal, which makes it possible to guarantee easy insertion of the phase outputs through the shutter.
  • the petal assembly has at least two petals.
  • two adjacent petals are separated from each other by a slot.
  • the petal is formed of an elastic material.
  • the petal is foldable in a groove between the body and the corresponding petal.
  • the petal is integral with the body of the shutter.
  • the petal is overmolded on the body of the shutter. In one embodiment, a thickness of the petal is less than a thickness of the body.
  • a petal has a first position in an unconstrained state, that is to say in which no phase output passes through the opening, and a second position in a constrained state, that is to say wherein a phase output passes through the opening.
  • the petal in the unconstrained state, is in a plane in which the body of the shutter extends.
  • the petal in the unconstrained state, is inclined with respect to a plane in which the body of the shutter extends.
  • the petal is formed of several portions of different inclination.
  • the petal has a rim on the side of its free end extending, in the unstressed state, in a plane substantially parallel to the plane in which the body of the shutter extends.
  • the opening defined by the petal assembly has a diameter greater than or equal to the diameter of the corresponding phase output.
  • the shutter has a stiffening rib located on the body around the petal.
  • the shutter comprises at least one wall positioned radially between the phase output and the bearing.
  • the shutter comprises at least one curved portion conforming to the shape of the bearing located between two consecutive phase exit passage apertures.
  • Figure 1 already described, shows a partial sectional view of the rear part of a rotary electric machine provided with a shutter according to the state of the art;
  • Figure 2 shows a partial sectional view of the rear portion of a rotating electric machine provided with a shutter according to an example of the present invention;
  • Figure 3a is a perspective view illustrating a first embodiment of the shutter according to the invention mounted on the rear bearing of the rotating electrical machine;
  • Figure 3b is a detailed view of a set of petals of the shutter of Figure 3a;
  • FIG. 3c represents an alternative embodiment of the shutter according to the invention provided with a stiffening rib
  • Fig. 4 is a perspective view illustrating a second embodiment of the shutter according to the present invention
  • Figures 5a and 5b are perspective and side views illustrating a third embodiment of the shutter according to the present invention
  • Figure 5c is a partial side view illustrating an example of positioning of a shutter isolation wall according to the invention between the phase output and the bearing;
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a fourth embodiment of the shutter according to the present invention
  • FIG. 7 shows graphical representations of the evolution of the maximum acceptable current before the triggering of a thermal protection as a function of the speed of the rotating electrical machine respectively for a shutter according to the invention and a shutter according to the state of the art;
  • Figure 8 is a partial sectional view illustrating an example of positioning a petal with respect to a phase output.
  • FIGS. 2 to 8 identical, similar or similar elements retain the same reference from one figure to another.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the rear of a rotating electrical machine 15 operable reversibly in a generator mode to provide power to the battery and the vehicle's onboard network, and in a motor mode to provide mechanical power to the engine of the vehicle to ensure its startup.
  • the rotating electrical machine 15 comprises a rotor 16 mounted on a shaft 17 of axis X and a stator 18 surrounding the rotor 16 with the presence of an air gap between the outer periphery of the rotor 16 and the inner periphery of the stator 18.
  • the shaft 17 is rotatably mounted with respect to the rear bearing 21 comprising for this purpose a housing for a bearing 22.
  • the stator 18 fixedly mounted in the bearing 21 is provided with an induced coil comprising a bun 25 extending in axial projection relative to to a stator body. Winding includes, in in addition, phase outputs 26 which extend axially protruding from the bun.
  • the electronic power module 29 comprises a rectifier and inverter bridge, for example with MOS type power transistors.
  • this electronic power module 29 is mounted on the upper face of a heat sink 32, the upper face being the opposite face axially to the face of said dissipator which is opposite the bearing 21.
  • This electronic power module 29 is associated with an electronic control module 33.
  • the electronic power module 29 and the dissipator 32 form a mezzanine above the bearing 21.
  • the mezzanine is fixed on the bearing 21 by means of fixing columns 34 visible in Figure 3a.
  • a protective cover 35 envelopes the power electronic modules 29 and control 33 to protect them from the external environment.
  • a fan 38 fixed on the rotor 16 of the machine, makes it possible to create a stream of air entering via the arrow F1 into the enclosure of the rotating electrical machine and leaving said enclosure via the arrow F2.
  • an air passage entering the chamber is defined between the lower face of the dissipator 32 facing the bearing 21 and the upper face of said bearing 21 facing said dissipator 32.
  • the outgoing air is discharged laterally outside the enclosure between a lower face of the bearing 21 and the fan 38.
  • the fins 39 from the dissipator 32 may extend inside the air passage entering, preferably towards the landing 21.
  • an air passage entering the chamber could be defined between the upper face of the dissipator 32 facing the cover 35 and the underside of the cover 35 facing said dissipator 32.
  • the fins 39 from the heatsink could then s' extend towards the cover 35 and the power modules 29 and / or the control module 33 could extend between the dissipator 32 and the bearing 21.
  • a shutter 41 is mounted between the bearing 21 and the heat sink 32. More precisely here, the bearing 21 visible in Figure 3a comprises a transverse flange 42 provided with a central housing 43 for the bearing 22 and gills 44 for the passage of air.
  • the flange 42 is extended at its outer periphery by an axially oriented flange 45 provided with lateral openings 47 for the passage of air and phase outputs 26 intended to be connected to the electronic power module 29.
  • the shutter 41 is pressed against the face of the flange 42 facing the dissipator 32.
  • the shutter 41 of Y axis is coaxial with the X axis bearing.
  • the shutter 41 isolates the inlet air flow F1 with respect to the outlet air flow F2 so that the air leaving the rotating electrical machine 15 is not reintroduced immediately into said machine. This avoids a large recirculation of hot air from inside said machine.
  • the shutter 41 comprises a body 48 of generally annular shape and petal assemblies 50 foldable relative to the body 48. Each assembly 50 defines an opening 52 for the passage of a phase outlet 26.
  • the shutter 41 has six sets of petals 50 to allow the passage of six phase outputs 26 in the case of a three-phase type double system. These six sets 50 are grouped into two sets of three angularly spaced apart.
  • the number of sets of petals 50 and their positioning along the circumference of the stator depends on the configuration of the electrical machine, in particular its number of phases (3, 5, 6, or 7 in particular) and the positioning terminals for connection to the phase outputs 26 of the electronic power module 29.
  • each set 50 comprises four petals 51.
  • the inner periphery of each petal 51 of the same assembly 50 defines an opening 52 for the passage of an associated phase output.
  • the opening 52 has a diameter L1, preferably greater than or equal to the diameter of said phase output 26.
  • Two adjacent petals 51 are separated from each other by a slot 55. In each set 50, there is thus a circumferential alternation of petals 51 and slots 55.
  • each petal 51 is foldable along a groove 56 located between the body 48 and the petal 51 corresponding.
  • each groove 56 forms a thinned zone between the petal 51 and the body 48 according to which the corresponding petal 51 can be folded.
  • the thickness L3 of a petal 51 is less than the thickness L2 of the body 48. The thickness is defined in an axial direction.
  • the opening 52 delimited by the petals 51 has a diameter L1 of the order of 4 mm
  • the body 48 has a thickness L 2 of the order of 1 mm
  • each petal 51 has a thickness L 3 of the order of 0.5mm
  • the L4 thickness of the grooved area is of the order of 0.3mm.
  • the petals 51 are here in one piece with the body 48 of the shutter 41, that is to say they are made in one piece with the body 48, for example during a molding operation.
  • the body 48 and the petals 51 are then entirely formed of the same plastic material.
  • the plastic material used may be more or less flexible, for example PA66 may be used.
  • the petals 51 may be overmolded on the body 48 of the shutter 41.
  • the body 48 is formed of a plastic material and the petals may be formed of an elastic material such as rubber.
  • two adjacent petals 51 extend along two edges 58, 59 of the body 48 forming a non-zero angle with respect to each other so as to have a V shape.
  • the other two petals 51 extend along edges 60, 61 substantially parallel to each other and respectively located in the extension of the edge 58 and the edge 59.
  • the petals 51 may extend along the edges delimiting, a square, a rectangle, a circle, a semicircle, or any other form adapted to the application.
  • the shutter 41 may comprise a stiffening rib 64 located around the petals 51 and along the edges 58, 59, 60, 61. This rib 64 allows a stiffening of the shutter 41.
  • the shutter 41 further comprises curved portions 67 matching the shape of the bearing 21.
  • curved portions 67 matching the shape of the bearing 21.
  • Walls 68 provide the connection between the parallel edges 60, 61 carrying the petals 51 and the corresponding curved portions 67.
  • the curved portions 67 makes it easier to position the shutter 41 by forming a guide for positioning said shutter on the bearing 21.
  • a petal may be in a first state, said unconstrained state, that is to say when there is no phase output 26 through the opening 52, or in a second state, said constrained state, that is to say when a phase output 26 passes through the opening 52.
  • the phase output 26 has been inserted in the opening 52, that it can constrain the petal 51 and lead it into a second state in which it is in a position different from its position of the unconstrained state.
  • the petals 51 lie in a plane P in which the body 48 of the shutter 41 extends.
  • the petals 51 are inclined with respect to a plane P in which the body 48 of the shutter 41 extends. way to present a pyramid shape.
  • the petals may for example form an inclination angle A1 of the order of 45 degrees relative to the plane P in which the body 48 extends.
  • Each petal 51 may be formed of several portions. In the embodiment shown in Figures 5a, 5b and 5c, each petal 51 has an inclined portion 69 and a flange 70.
  • the inclined portion 69 extends between the body 48 and the flange 70 and said flange extends. on the side of the free end of petal 51. These flanges 70 delimit the opening 52 of passage of a phase output 26.
  • the rim 70 extends, in the unstressed state, in a plane substantially parallel to the plane P in which extends the body 48 of the shutter 41.
  • a petal may comprise several portions of different inclination to form the pyramid shape.
  • This pyramid shape facilitates the insertion of the phase output 26 through the opening 52 by creating a guide of said phase output.
  • a wall 71 extends in axial projection relative to the annular body 48 in the opposite direction to that of the petals 51.
  • This wall 71 is intended to be positioned radially between the phase outputs 26 and the bearing 21, as shown in Figure 5c.
  • the wall 71 delimits here an arcuate shape along the circumference of the bearing 21.
  • This wall 71 reinforces the electrical insulation between the bearing 21 which is generally at a ground potential and the phase output 26. In particular the wall 71 avoids the creation of salt bridge.
  • a wall may also extend in axial projection relative to the body 48 in the direction of the dissipator 32. This wall then makes it possible to improve the reduction of the recirculation of hot air in the enclosure of the rotating electric machine.
  • each set of petals 50 has more than four petals. The number of petals can vary between a minimum petal and a dozen petals at most.
  • the shutter 41 comprises only three sets of petals 50 so as to adapt to a three-phase system.
  • FIG. 7 shows the maximum acceptable current gain before triggering a thermal protection of the machine for a shutter 41 according to the invention that closes the entire part of the hearing 47 allowing the passage of a phase output 26 (see curve C1) with respect to a shutter of the state of the art plugging 40% of the portion of the hearing 47 allowing the passage of a corresponding phase output 26 ( see curve C2).
  • This current gain is greater than 15A for rotational speeds above 2200 rpm.
  • the shutter 41 may further comprise damping elements 74 intended to bear against the facing face of the dissipator 32. These damping elements 74 are constituted for example for a raised wall with respect to the rest. of the body 48.
  • the shutter 41 may also include notches 75 allowing the passage of the fastening columns 34 of the mezzanine, as shown in Figure 3a.
  • the shutter 41 which has just been described can generally be implemented in any type of alternator, including in particular a rotor with claws or salient poles.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

L'invention porte principalement surune machine électrique tournante (15) comportant: -un palier (21), -un stator (18) monté dans le palier (21), le stator (18) comportant un bobinage muni de sorties de phase (26), -un dissipateur thermique (32) associé à un module électronique de puissance (29) auquel sont reliées électriquement les sorties de phase (26), -un obturateur (41) monté entre le palier (21) et le dissipateur thermique (32), -caractérisée en ce que l'obturateur (41)comporte un corps (48)et au moins un ensemble de pétale (50) comportant au moins un pétale (51) pliable par rapport au corps (48), ledit au moins un ensemble de pétale (50) délimitant une ouverture (52) pour le passage d'une sortie de phase (26).

Description

MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE MUNIE D'UN OBTURATEUR LIMITANT UN REBOUCLAGE D'AIR CHAUD
L'invention porte sur une machine électrique tournante munie d'un obturateur limitant un rebouclage d'air chaud. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les machines électriques tournantes fonctionnant au moins en mode alternateur.
De façon connue en soi, les machines électriques tournantes comportent un stator et un rotor solidaire d'un arbre. Le stator et le rotor sont montés dans un carter configuré pour porter à rotation l'arbre sur des paliers par l'intermédiaire de roulements. Le rotor peut être un rotor à griffe comportant deux roues polaires et un noyau autour duquel est enroulée une bobine d'excitation. Dans un autre exemple, le rotor comporte un corps formé par un empilage de feuilles de tôles maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation adapté. Le rotor comporte des pôles formés par exemple par des aimants permanents logés dans des cavités ménagées dans la masse magnétique du rotor. Alternativement, dans une architecture dite à pôles "saillants", les pôles sont formés par des bobines enroulées autour de bras du rotor.
Par ailleurs, le stator comporte un corps constitué par un empilage de tôles minces formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue d'encoches ouvertes vers l'intérieur pour recevoir des enroulements de phase. Ces enroulements traversent les encoches du corps du stator et forment des chignons faisant saillie de part et d'autre du corps du stator. Les enroulements de phase sont obtenus par exemple à partir d'un fil continu recouvert d'émail ou à partir d'éléments conducteurs en forme d'épingles reliées entre elles par soudage. Ces enroulements sont des enroulements polyphasés connectés en étoile ou en triangle dont les sorties sont reliées à un module électronique de puissance comportant notamment un pont redresseur dans le cas d'un alternateur. Ce pont redresseur fonctionne également dans un mode onduleur dans le cas d'un alterno-démarreur.
Comme cela est illustré sur la figure 1 , afin de refroidir le module électronique de puissance 1 , un ventilateur 2, fixé sur le rotor 3 de la machine, permet de créer un courant d'air entrant latéralement via la flèche F1 à l'intérieur d'un passage défini par la face du dissipateur thermique 4 tournée vers le palier 5 et la face supérieure du palier 5 tournée vers le dissipateur 4 puis est refoulé latéralement vers l'extérieur de la machine électrique suivant la flèche F2.
Toutefois, l'air à la sortie du ventilateur 2 lèche le chignon de bobinage 8 puis les sorties de phase 6 du stator 7 et s'échauffe. Une partie de cet air est réaspirée via des ouïes 1 1 axiales du palier dans la machine suivant la flèche F3 au lieu de s'évacuer vers l'extérieur. Ainsi, la température d'air à proximité des ailettes 9 du dissipateur 4 est plus élevée, ce qui diminue les capacités de refroidissement de la machine.
Il est connu de monter un obturateur 10 entre le dissipateur thermique 4 et le palier 5 afin de diminuer le rebouclage d'air chaud au niveau des ouïes 1 1 de passage des sorties de phase 6. L'obturateur 10 pourra déborder légèrement sur les ouïes 1 1 tout en laissant passer les sorties de phase 6. Dans une telle configuration, les ouïes 1 1 de passage des phases sont obturées à environ 40%, ce qui ne permet toutefois pas d'empêcher le phénomène de rebouclage d'air chaud.
L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant une machine électrique tournante comportant :
- un palier,
- un stator monté dans le palier, le stator comportant un bobinage muni de sorties de phase,
- un dissipateur thermique associé à un module électronique de puissance auquel sont reliées électriquement les sorties de phase, et
- un obturateur monté entre le palier et le dissipateur thermique,
caractérisée en ce que l'obturateur comporte un corps et au moins un ensemble de pétale comportant au moins un pétale pliable par rapport au corps, ledit au moins un ensemble de pétale délimitant une ouverture pour le passage d'une sortie de phase.
L'invention permet ainsi, grâce à la configuration du ou des pétales pliables de l'obturateur, de boucher sensiblement la totalité de l'ouïe du palier. Ainsi, le flux d'air passant avec la sortie de phase à travers l'ouïe est quasiment inexistant. On isole ainsi le chemin d'entrée d'air par rapport au chemin de sortie d'air de refroidissement, ce qui évite l'apparition du phénomène de rebouclage d'air chaud vers l'intérieur de la machine électrique. En outre, avoir un pétale pliable donne une certaine flexibilité audit pétale, ce qui permet de garantir une insertion aisée des sorties de phase à travers l'obturateur.
Selon une réalisation, l'ensemble de pétale comporte au moins deux pétales.
Selon une réalisation, deux pétales adjacents sont séparés entre eux par une fente. Selon une réalisation, le pétale est formé d'un matériau élastique.
Selon une réalisation, le pétale est pliable suivant une rainure située entre le corps et le pétale correspondant.
Selon une réalisation, le pétale est monobloc avec le corps de l'obturateur.
Selon une réalisation, le pétale est surmoulé sur le corps de l'obturateur. Selon une réalisation, une épaisseur du pétale est inférieure à une épaisseur du corps.
Selon une réalisation, un pétale présente une première position dans un état non contraint, c'est-à-dire dans lequel aucune sortie de phase traverse l'ouverture, et une seconde position dans un état contraint, c'est-à-dire dans lequel une sortie de phase traverse l'ouverture.
Selon une réalisation, à l'état non contraint, le pétale se situe dans un plan dans lequel s'étend le corps de l'obturateur.
Selon une réalisation, à l'état non contraint, le pétale est incliné par rapport à un plan dans lequel s'étend le corps de l'obturateur. Selon une réalisation, le pétale est formé de plusieurs portions d'inclinaison différente. Selon une réalisation, le pétale comporte un rebord du côté de son extrémité libre s'étendant, à l'état non contraint, dans un plan sensiblement parallèle au plan dans lequel s'étend le corps de l'obturateur.
Selon une réalisation, l'ouverture délimitée par l'ensemble de pétale présente un diamètre supérieur ou égal au diamètre de la sortie de phase correspondante.
Selon une réalisation, l'obturateur comporte une nervure de rigidification située sur le corps autour du pétale.
Selon une réalisation, l'obturateur comporte au moins un muret positionné radialement entre la sortie de phase et le palier.
Selon une réalisation, l'obturateur comporte au moins une portion incurvée épousant la forme du palier située entre deux ouvertures de passage de sortie de phase consécutives.
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 , déjà décrite, représente une vue en coupe partielle de la partie arrière d'une machine électrique tournante munie d'un obturateur selon l'état de la technique ; La figure 2 représente une vue en coupe partielle de la partie arrière d'une machine électrique tournante munie d'un obturateur selon un exemple de la présente invention ;
La figure 3a est une vue en perspective illustrant un premier mode de réalisation de l'obturateur selon l'invention monté sur le palier arrière de la machine électrique tournante ;
La figure 3b est une vue détaillée d'un ensemble de pétales de l'obturateur de la figure 3a ;
La figure 3c représente une variante de réalisation de l'obturateur selon l'invention muni d'une nervure de rigidification ; La figure 4 est une vue en perspective illustrant un deuxième mode de réalisation de l'obturateur selon la présente invention ;
Les figures 5a et 5b sont des vues en perspective et de côté illustrant un troisième mode de réalisation de l'obturateur selon la présente invention ; La figure 5c est une vue partielle de côté illustrant un exemple de positionnement d'un muret d'isolation de l'obturateur selon l'invention entre la sortie de phase et le palier ;
La figure 6 est une vue en perspective illustrant un quatrième mode de réalisation de l'obturateur selon la présente invention ; La figure 7 montre des représentations graphiques de l'évolution du courant maximum acceptable avant le déclenchement d'une protection thermique en fonction de la vitesse de la machine électrique tournante respectivement pour un obturateur selon l'invention et un obturateur selon l'état de l'art ;
La figure 8 est une vue en coupe partielle illustrant un exemple de positionnement d'un pétale par rapport à une sortie de phase.
Sur les figures 2 à 8, les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre.
La figure 2 représente une vue en coupe de l'arrière d'une machine électrique tournante 15 apte à fonctionner de manière réversible dans un mode générateur pour fournir une puissance à la batterie et au réseau de bord du véhicule, et dans un mode moteur pour fournir une puissance mécanique au moteur thermique du véhicule afin notamment d'assurer son démarrage.
La machine électrique tournante 15 comporte un rotor 16 monté sur un arbre 17 d'axe X et un stator 18 entourant le rotor 16 avec présence d'un entrefer entre la périphérie externe du rotor 16 et la périphérie interne du stator 18. L'arbre 17 est monté rotatif par rapport au palier arrière 21 comportant à un cet effet un logement pour un roulement 22. Le stator 18 monté fixe dans le palier 21 est muni d'un bobinage induit comportant un chignon 25 s'étendant en saillie axiale par rapport à un corps du stator. Le bobinage comporte, en outre, des sorties de phase 26 qui s'étendent axialement en saillie par rapport au chignon.
Ces sorties de phase 26 sont reliées électriquement à un module électronique de puissance 29, la liaison électrique n'étant pas représentée sur les figures. Le module électronique de puissance 29 comporte un pont redresseur et onduleur, par exemple à transistors de puissance de type MOS. Dans l'exemple décrit ici, ce module électronique de puissance 29 est monté sur la face supérieure d'un dissipateur de chaleur 32, la face supérieure étant la face opposée axialement à la face dudit dissipateur qui est en regard du palier 21 . Ce module électronique de puissance 29 est associé à un module électronique de commande 33. Le module électronique de puissance 29 et le dissipateur 32 forment une mezzanine au-dessus du palier 21 . La mezzanine est fixée sur le palier 21 au moyen de colonnes de fixation 34 visibles sur la figure 3a. Un capot de protection 35 enveloppe les modules électroniques de puissance 29 et de commande 33 afin de les protéger de l'environnement extérieur.
Afin de refroidir le module électronique de puissance 29, un ventilateur 38, fixé sur le rotor 16 de la machine, permet de créer un courant d'air entrant via la flèche F1 dans l'enceinte de la machine électrique tournante et sortant de ladite enceinte via la flèche F2. Dans cet exemple de réalisation, un passage d'air entrant dans l'enceinte est défini entre la face inférieure du dissipateur 32 tournée vers le palier 21 et la face supérieure dudit palier 21 tournée vers ledit dissipateur 32. De plus, l'air sortant est refoulé latéralement à l'extérieur de l'enceinte entre une face inférieure du palier 21 et le ventilateur 38. Des ailettes 39 issues du dissipateur 32 pourront s'étendre à l'intérieur du passage d'air entrant, de préférence en direction du palier 21 .
Alternativement, un passage d'air entrant dans l'enceinte pourrait être défini entre la face supérieure du dissipateur 32 tournée vers le capot 35 et la face inférieure du capot 35 tournée vers ledit dissipateur 32. Les ailettes 39 issues du dissipateur pourrait alors s'étendre en direction du capot 35 et les modules de puissance 29 et/ou le module de commande 33 pourraient s'étendre entre le dissipateur 32 et le palier 21 . Par ailleurs, un obturateur 41 est monté entre le palier 21 et le dissipateur thermique 32. Plus précisément ici, le palier 21 visible sur la figure 3a comporte un flasque transversal 42 muni d'un logement central 43 pour le roulement 22 et d'ouïes 44 pour le passage de l'air. Le flasque 42 est prolongé à sa périphérie externe par un rebord 45 d'orientation axiale muni d'ouïes latérales 47 pour le passage de l'air et des sorties de phase 26 destinées à être connectées au module électronique de puissance 29. L'obturateur 41 est plaqué contre la face du flasque 42 tournée vers le dissipateur 32. De préférence, l'obturateur 41 d'axe Y est coaxial avec le palier d'axe X.
L'obturateur 41 permet d'isoler le flux d'air d'entrée F1 par rapport au flux d'air de sortie F2 afin que l'air sortant de la machine électrique tournante 15 ne soit pas réintroduit immédiatement dans ladite machine. On évite ainsi une recirculation importante d'air chaud provenant de l'intérieur de ladite machine.
A cet effet, l'obturateur 41 comporte un corps 48 de forme globalement annulaire et des ensembles de pétales 50 pliables par rapport au corps 48. Chaque ensemble 50 délimite une ouverture 52 pour le passage d'une sortie de phase 26. En l'occurrence, l'obturateur 41 comporte six ensembles de pétales 50 pour autoriser le passage de six sorties de phase 26 dans le cas d'un système de type double triphasé. Ces six ensembles 50 sont regroupés en deux séries de trois espacées angulairement entre elles.
Bien entendu, le nombre d'ensembles de pétales 50 ainsi que leur positionnement suivant la circonférence du stator dépend de la configuration de la machine électrique, en particulier de son nombre de phases (3, 5, 6, ou 7 notamment) et du positionnement des pattes de connexion aux sorties de phase 26 du module électronique de puissance 29.
Plus précisément dans le premier mode de réalisation, comme on peut le voir sur la figure 3b, chaque ensemble 50 comporte quatre pétales 51 . La périphérie interne de chaque pétale 51 d'un même ensemble 50 délimite une ouverture 52 pour le passage d'une sortie de phase associée. L'ouverture 52 présente un diamètre L1 , de préférence, supérieur ou égal au diamètre de ladite sortie de phase 26. Deux pétales 51 adjacents sont séparés entre eux par une fente 55. Dans chaque ensemble 50, il existe ainsi une alternance circonférentielle de pétales 51 et de fentes 55.
Afin de permettre un écartement des pétales 51 lors de l'insertion des sorties de phase 26 dans une ouverture 52 correspondante, chaque pétale 51 est pliable suivant une rainure 56 située entre le corps 48 et le pétale 51 correspondant. Autrement dit, chaque rainure 56 forme une zone amincie entre le pétale 51 et le corps 48 suivant laquelle le pétale 51 correspondant peut être plié. En outre, de préférence, l'épaisseur L3 d'un pétale 51 est inférieure à l'épaisseur L2 du corps 48. L'épaisseur est définie suivant une direction axiale.
Dans un exemple de réalisation, l'ouverture 52 délimitée par les pétales 51 présente un diamètre L1 de l'ordre de 4mm, le corps 48 présente une épaisseur L2 de l'ordre de 1 mm, chaque pétale 51 présente une épaisseur L3 de l'ordre de 0.5mm, tandis que l'épaisseur L4 de la zone rainurée est de l'ordre de 0.3mm.
Les pétales 51 sont ici monoblocs avec le corps 48 de l'obturateur 41 , c'est- à-dire qu'ils sont réalisés d'un seul tenant avec le corps 48, par exemple au cours d'une opération de moulage. Par exemple, le corps 48 et les pétales 51 sont alors entièrement formés d'une même matière plastique. La matière plastique utilisée peut être plus ou moins flexible, on peut par exemple utiliser du PA66.
En variante, les pétales 51 pourront être surmoulés sur le corps 48 de l'obturateur 41 . Dans cet exemple, le corps 48 est formé d'une matière plastique et les pétales peuvent être formés d'un matériau élastique tel que du caoutchouc.
Dans l'exemple représenté, deux pétales 51 adjacents s'étendent suivant deux bords 58, 59 du corps 48 formant un angle non nul l'un par rapport à l'autre de manière à présenter une forme en V. Les deux autres pétales 51 s'étendent suivant des bords 60, 61 sensiblement parallèles l'un par rapport à l'autre et situés respectivement dans le prolongement du bord 58 et du bord 59. En variante, les pétales 51 pourront s'étendre suivant des bords délimitant, un carré, un rectangle, un cercle, un demi-cercle, ou toute autre forme adaptée à l'application.
Suivant une variante de réalisation montrée sur la figure 3c, l'obturateur 41 pourra comporter une nervure de rigidification 64 située autour des pétales 51 et suivant les bords 58, 59, 60, 61 . Cette nervure 64 permet une rigidification de l'obturateur 41 .
Dans le mode de réalisation de la figure 4, l'obturateur 41 comporte, en outre, des portions incurvées 67 épousant la forme du palier 21 . Il existe une alternance circonférentielle entre les portions incurvées 67 et les ensembles de pétales 50 consécutifs. Des parois 68 assurent la liaison entre les bords parallèles 60, 61 portant les pétales 51 et les portions incurvées 67 correspondantes. Les portions incurvées 67 permet de faciliter le positionnement de l'obturateur 41 en formant un guide de positionnement dudit obturateur sur le palier 21 . Dans un exemple de réalisation, un pétale peut être dans un premier état, dit état non contraint, c'est-à-dire lorsqu'il n'y a pas de sortie de phase 26 au travers de l'ouverture 52, ou dans un second état, dit état contraint, c'est-à- dire lorsqu'une sortie de phase 26 traverse l'ouverture 52. Comme illustré sur la figure 8, une fois la sortie de phase 26 insérée dans l'ouverture 52, celle-ci peut contraindre le pétale 51 et le mener dans un second état dans lequel il se trouve dans une position différente de sa position de l'état non contraint.
Dans l'exemple des figures 3a, 3b, 3c et 4, à l'état non contraint, les pétales 51 se situent dans un plan P dans lequel s'étend le corps 48 de l'obturateur 41 . En variante, dans le mode de réalisation représenté aux figures 5a, 5b, et 5c, à l'état non contraint, les pétales 51 sont inclinés par rapport à un plan P dans lequel s'étend le corps 48 de l'obturateur 41 de manière à présenter une forme en pyramide. Les pétales pourront par exemple former un angle d'inclinaison A1 de l'ordre de 45 degrés par rapport au plan P dans lequel s'étend le corps 48. Chaque pétale 51 peut être formé de plusieurs portions. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 5a, 5b et 5c, chaque pétale 51 comporte une partie inclinée 69 et un rebord 70. La portion inclinée 69 s'étend entre le corps 48 et le rebord 70 et ledit rebord s'étend du côté de l'extrémité libre du pétale 51 . Ces rebords 70 délimitent l'ouverture 52 de passage d'une sortie de phase 26. Toujours dans cet exemple, le rebord 70 s'étend, à l'état non contraint, dans un plan sensiblement parallèle au plan P dans lequel s'étend le corps 48 de l'obturateur 41 . Dans une variante de réalisation non représentée, un pétale peut comprendre plusieurs portions d'inclinaison différente afin de former la forme de pyramide.
Cette forme de pyramide permet de faciliter l'insertion de la sortie de phase 26 à travers l'ouverture 52 en créant un guidage de ladite sortie de phase.
En outre, un muret 71 s'étend en saillie axiale par rapport au corps 48 annulaire dans la direction opposée à celle des pétales 51 . Ce muret 71 est destiné à être positionné radialement entre les sorties de phase 26 et le palier 21 , tel que cela est montré sur la figure 5c. Le muret 71 délimite ici une forme en arc de cercle suivant la circonférence du palier 21 . Ce muret 71 permet de renforcer l'isolation électrique entre le palier 21 qui est généralement à un potentiel de masse et la sortie de phase 26. En particulier le muret 71 permet d'éviter la création de pont salin.
Dans une variante de réalisation non représentée, un muret peut également s'étendre en saillie axiale par rapport au corps 48 dans la direction du dissipateur 32. Ce muret permet alors d'améliorer la diminution du recirculation d'air chaud dans l'enceinte de la machine électrique tournante. Dans le mode de réalisation de la figure 6, chaque ensemble de pétales 50 comporte plus de quatre pétales. Le nombre de pétales pourra ainsi varier entre un pétale au minimum et une dizaine de pétales au maximum. En outre, l'obturateur 41 comporte uniquement trois ensembles de pétales 50 de manière à pouvoir s'adapter à un système triphasé. La figure 7 met en évidence le gain en courant maximum acceptable avant le déclenchement d'une protection thermique de la machine pour un obturateur 41 selon l'invention bouchant la totalité de la partie de l'ouïe 47 autorisant le passage d'une sortie de phase 26 (cf. courbe C1 ) par rapport à un obturateur de l'état de l'art bouchant 40% de la partie de l'ouïe 47 autorisant le passage d'une sortie de phase 26 correspondante (cf. courbe C2). Ce gain en courant est supérieur à 15A pour les vitesses de rotation supérieures à 2200 tours/min.
Dans tous les modes de réalisation, l'obturateur 41 pourra comporter en outre des éléments amortisseurs 74 destinés à venir en appui contre la face en regard du dissipateur 32. Ces éléments amortisseurs 74 sont constitués par exemple pour une paroi en surélévation par rapport au reste du corps 48. L'obturateur 41 pourra également comporter des échancrures 75 autorisant le passage des colonnes de fixation 34 de la mezzanine, tel que cela est montré sur la figure 3a.
En outre, il sera également possible de prévoir des dispositifs de guidage 76 pour des fils, notamment de capteurs, sur l'obturateur 41 . L'obturateur 41 qui vient d'être décrit peut de façon générale être mis en œuvre dans tout type d'alternateur, comportant notamment un rotor à griffes ou à pôles saillants.
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. Par exemple, on ne sortira pas du cadre de l'invention en proposant une machine électrique tournante dont la position du palier et celle de l'ensemble formé par le dissipateur thermique et le module électronique de puissance sont inversées axialement, c'est-à-dire en proposant une machine dans laquelle l'ensemble électronique est intégré dans le palier.
En outre, les différentes caractéristiques, variantes, et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Machine électrique tournante (15) comportant :
- un palier (21 ),
- un stator (18) monté dans le palier (21 ), le stator (18) comportant un bobinage muni de sorties de phase (26),
- un dissipateur thermique (32) associé à un module électronique de puissance (29) auquel sont reliées électriquement les sorties de phase (26), et
- un obturateur (41 ) monté entre le palier (21 ) et le dissipateur thermique (32),
caractérisée en ce que l'obturateur (41 ) comporte un corps (48) et au moins un ensemble de pétale (50) comportant au moins un pétale (51 ) pliable par rapport au corps (48), ledit au moins un ensemble de pétale (50) délimitant une ouverture (52) pour le passage d'une sortie de phase (26).
2. Machine électrique tournante selon la revendication 1 , caractérisée en ce que l'ensemble de pétale (50) comporte au moins deux pétales (51 ).
3. Machine électrique tournante selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le pétale (51 ) est formé d'un matériau élastique.
4. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le pétale (51 ) est pliable suivant une rainure (56) située entre le corps (48) et le pétale (51 ) correspondant.
5. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'une épaisseur (L3) du pétale (51 ) est inférieure à une épaisseur (L2) du corps (48).
6. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'un pétale (51 ) présente une première position dans un état non contraint, c'est-à-dire dans lequel aucune sortie de phase (26) traverse l'ouverture (52), et une seconde position dans un état contraint, c'est-à-dire dans lequel une sortie de phase (26) traverse l'ouverture (52).
7. Machine électrique tournante selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'à l'état non contraint le pétale (51 ) se situe dans un plan (P) dans lequel s'étend le corps (48) de l'obturateur (41 ).
8. Machine électrique tournante selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'à l'état non contraint le pétale (51 ) est incliné par rapport à un plan
(P) dans lequel s'étend le corps (48) de l'obturateur (41 ).
9. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le pétale est formé de plusieurs portions d'inclinaison différente.
10. Machine électrique tournante selon la revendication 9, caractérisée en ce que le pétale (51 ) comporte un rebord (70) du côté de son extrémité libre s'étendant, à l'état non contraint, dans un plan sensiblement parallèle au plan (P) dans lequel s'étend le corps (48) de l'obturateur (41 ).
1 1 . Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que l'ouverture (52) délimitée par l'ensemble de pétale (50) présente un diamètre (L1 ) supérieur ou égal au diamètre de la sortie de phase (26) correspondante.
12. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 , caractérisée en ce que l'obturateur (41 ) comporte une nervure de rigidification (64) située sur le corps (48) autour du pétale (51 ).
13. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que l'obturateur (41 ) comporte au moins un muret (71 ) positionné radialement entre la sortie de phase (26) et le palier (21 ).
14. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que l'obturateur (41 ) comporte au moins une portion incurvée (67) épousant la forme du palier (21 ) située entre deux ouvertures (52) de passage de sortie de phase (26) consécutives.
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