WO2018178534A1 - Machine électrique tournante munie d'un pont redresseur compact et d'un élément anti-rebouclage de flux - Google Patents

Machine électrique tournante munie d'un pont redresseur compact et d'un élément anti-rebouclage de flux Download PDF

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WO2018178534A1
WO2018178534A1 PCT/FR2018/050613 FR2018050613W WO2018178534A1 WO 2018178534 A1 WO2018178534 A1 WO 2018178534A1 FR 2018050613 W FR2018050613 W FR 2018050613W WO 2018178534 A1 WO2018178534 A1 WO 2018178534A1
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WO
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electric machine
machine according
rotary electric
heat sink
electrical machine
Prior art date
Application number
PCT/FR2018/050613
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English (en)
Inventor
Nathalie CANITROT
Bryann Lafabrie
Julien BATTUT
Yannick LE-MEITOUR
Matthieu MALLEVAEY
Axel DOS-SANTOS
Olivier CAMBRONNE
Benjamin Loret
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/04—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for rectification
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    • H02K11/05—Rectifiers associated with casings, enclosures or brackets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2205/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to casings, enclosures, supports
    • H02K2205/09—Machines characterised by drain passages or by venting, breathing or pressure compensating means

Definitions

  • the invention relates to a rotary electric machine with a compact rectifier bridge and a flow-back element.
  • 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 rotor may be integral with a driving shaft and / or driven.
  • the stator is mounted in a housing having a front bearing and a rear bearing configured to rotate the shaft through bearings.
  • the front bearing is positioned on the side of the pulley cooperating with a belt of the accessory side of the engine while the rear bearing is positioned on the opposite side.
  • 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 circuit comprising in particular a rectifier bridge in the case of an alternator.
  • the rectifier bridge includes a first set of positive polarity diodes and a second set of negative polarity diodes, the bodies of which are respectively connected to ground and to a positive output terminal of the alternator.
  • a phase connector makes it possible to electrically connect the phases of the electrical machine to the diodes.
  • the positive polarity diodes are carried by a heat sink, while the negative polarity diodes are located in the rear bearing.
  • the evacuation of the heat generated by these diodes is made difficult because of the need for the bearing to dissipate, in addition to this heat, the heat generated by the stator transmitted in part by conduction to the bearing, and the mechanical energy dissipated in the bearing of the bearing during the rotation of the shaft of the machine.
  • At least one bearing for rotatably mounting a shaft
  • phase connector for electrically connecting phases of the electrical machine to said positive polarity rectifying elements and to said negative polarity rectifying elements
  • said rotating electrical machine further comprises an element, said flow-preventing element, mounted between said bearing and one of the heat sinks, said flow preventing element cooperating with said protective cover so as to avoid inward recirculation of said electric machine of a hot air flow exiting said electric machine.
  • said flux-retaining element has an axially oriented wall superimposed radially at least in part with a corresponding wall of said protective cover.
  • said axially oriented wall of said flux-retaining element is closer to the axis of the electric machine than the corresponding wall of said protective cover. This facilitates the positioning of the protective cover during assembly of the electric machine.
  • an end of said protective cover is axially superimposed with a radial flange of said flux-preventing element.
  • said rectifying elements of the first and second heat sinks are mounted head-to-tail with respect to each other. This makes it possible to obtain a dissipator / compact phase connector subassembly.
  • said first and second heat sinks are assembled to said phase connector by means of studs. This makes it possible to obtain a dissipator / phase connector subassembly that is easily handled and transportable.
  • said second heat sink is the furthest axially from said bearing.
  • said positive polarity rectifying elements and said negative polarity rectifying elements are positioned according to two different circumferences. This facilitates interconnections with the phase connector.
  • said electric machine comprises at least one spacer inserted inside openings of said first and second heat sinks and said phase connector, said spacer defining a through opening for receiving a fixing screw. This guarantees a maintenance of the screw in tension even when using the machine in a severe vibration environment.
  • said second heat sink has support feet intended to bear against said phase connector, each support foot being provided with an opening to allow the passage of a fixing screw.
  • said second heat sink has cooling fins extending radially projecting from an inner periphery of said second heat sink.
  • said second heat sink comprises a hot air guide wall extending from an inner periphery of said second heat sink.
  • said rotating electrical machine comprises a fan for generating an air flow, and openings made in said protective cover and said bearing, such that said air flow is able to penetrate axially inside. said electric machine to be discharged radially after licking said first and second heat sinks. This improves the cooling of the electronic components carried by the heat sinks.
  • said protective cover comprising a bottom and an annular wall of axial orientation extending from said bottom, gills are provided in a central portion and in an outer periphery of said bottom to obtain a dual airflow circulation.
  • Figure 1 shows a partial view of the rear portion of an alternator-starter according to the present invention
  • FIG. 2 shows a perspective view of the rear portion of an alternator-starter according to the present invention without the protective cover;
  • FIG. 3 represents an exploded perspective view of the rear portion of an alternator-starter according to the present invention
  • FIG. 4 represents a perspective view of the rectifier bridge of the alternator-starter according to the present invention.
  • FIGS. 5a and 5b are sectional and perspective views illustrating two embodiments of the studs according to the invention ensuring the fixing between the heat sinks and the connector;
  • FIG. 6 is a sectional view showing the detail of a fixing means for fixing the rectifier bridge on the rear bearing of the alternator according to the present invention
  • FIG. 7 is a diagrammatic sectional representation of the rear of the alternator illustrating the mounting of the protective cover on the flow-preventing element according to the present invention
  • Figure 8 is a top view of the heat sinks used in the rectifier bridge according to the present invention. Identical, similar or similar elements retain the same reference from one figure to another.
  • FIGS 1 and 2 show part of an alternator 10 according to the invention, and in particular its rear region, opposite the pulley drive.
  • This alternator 10 is able to operate at least in generator mode to provide power to the battery and to the onboard network of the vehicle.
  • a starter-alternator it can also operate in engine mode to ensure a starting of the engine of the motor vehicle.
  • This alternator 10 comprises a rear bearing 1 1 defining a housing for a ball bearing received on a shaft 12 carrying an X-axis rotor corresponding to the axis of the electric machine.
  • a first heat sink 15 carries a first set of diodes 16 of positive polarity.
  • a second heat sink 18 carries a second set of diode 16 of negative polarity.
  • the bodies of the diodes 16 of positive polarity and negative polarity are respectively connected to the positive output terminal and the ground of the alternator 10 via the dissipator 15, 18 corresponding.
  • the bodies of the diodes 16 may for example be force-fitted inside openings 16 'of corresponding shape.
  • the diodes 16 are connected to each other and to the phases of the machine via a phase connector 20 clearly visible in FIG. 3.
  • This connector 20 comprises a body 21 in the general shape of a plate made of insulating material, molded onto a set flat conductors. Some conductors protrude radially outwardly by being arranged at their free ends in the form of wire clamp 22 to establish the connection with the phase windings of the machine.
  • the assembly formed by the diodes 16 carried by the dissipators 15, 18 and the connector 20 constitutes the rectifier bridge 25.
  • the diodes 16 may be replaced by power transistors, for example of the MOS type.
  • FIG 2 there is also shown a member 26 brush holder and regulator holder having a generally T-shaped.
  • a protective cover 29 covers the phase connector 20, the heat sinks 15, 18, as well as the element 26.
  • the cover 29 has a bottom 291 and a wall ring-shaped ring 292 extending from the bottom 291.
  • An element 31, known as a flux-preventing element, is mounted between the bearing 1 1 and the heat sink 15 (see FIGS. 2, 3, and 7). The flux-preventing element 31 co-operates with the protective cover 29 so as to avoid recirculation of the hot air flow F leaving the electric machine towards the inside of the electric machine.
  • the heat sinks 15, 18 are positioned on either side of the phase connector 20.
  • the diodes 16 of the dissipators 15, 18 are mounted head to tail relative to each other. to the others, that is to say that the tails 17 of the diodes 16 of the dissipator 15 are turned towards the tails 17 of the diodes 16 of the dissipator 18, and conversely the tails 17 of the diodes 16 of the dissipator 18 are turned towards the tails 17 diodes 16 of the dissipator 15.
  • the diodes 16 of positive polarity and the diodes 16 of negative polarity are positioned according to two different circumferences, as illustrated by FIGS. 4 and 8.
  • the diodes 16 of negative polarity of the dissipator 18 are positioned along a circumference closer to the X axis than the circumference in which are positioned the diodes 16 of positive polarity of the dissipator 15.
  • the heat sinks 15 , 18 are assembled to the phase connector 20 by means of studs 34.
  • the studs 34 in the form of a rod are crushed hot by means of a tool called rivet so as to form retaining heads 35.
  • heads 35 may be curved (see Figure 5a) or flat (see Figure 5b) so as to have a flat face on the side of the dissipator 15, 18 corresponding.
  • the edges of the openings 36 formed in the dissipators 15, 18 are chamfered to receive the head 35 of the pads extending flush with the surface of the dissipator 15, 18 corresponding.
  • fixing members 39 In order to secure the assembly formed by the bridge 25 and the flow-preventing element 31 on the bearing 1 1, fixing members 39, such as screws, pass inside openings. 37, 37 ', 37 "facing respectively in the body of the connector 20, the dissipators 15, 18, and the flux-preventing element 31.
  • a spacer 40 is inserted inside each series of openings 37, 37 ', 37 ", each spacer 40 made for example of a rigid material such as metal has a tubular shape delimiting a through opening 41 intended to receive the corresponding fixing screw 39. This ensures that the screw 39 is held in tension even when the machine is used in a severe vibratory environment.
  • the openings 37 ' allowing the passage of the screws 39 are formed in support feet 43 of the dissipator 18 intended to bear against the phase connector 20.
  • the positioning of the bridge 25 on the rear bearing 11 is performed in such a way that, among the two heat sinks 15, 18, the heat sink 18 carrying the negative diodes is furthest axially from the rear bearing 11. This avoids the maximum heating of diodes 16 of negative polarity.
  • the alternator 10 furthermore comprises at least one fan 44 integral with the rotor 47 to generate an air flow F and louvers 48, 49 made respectively in the hood 29 and the landing 11. to allow the circulation of the air flow F inside the machine.
  • the openings 48 are provided in a central portion and in an outer periphery of the bottom 291 to obtain a dual airflow circulation.
  • the gills 49 are provided in the radial annular wall 50 of the bearing 1 1 bearing the rectifier bridge 25 on the side of its outer face and in the annular wall of axial orientation 51 of the bearing 1 1 carrying the stator.
  • the air flow F is able to penetrate axially inside the machine via the openings 48 made in the central part and at the periphery of the bottom 291 and then circulates around the dissipators 15, 18 in order to evacuate their heat and thus improve the cooling of the diodes 16 of the bridge.
  • the air flow F then enters the interior of the housing of the machine so as to convectively cool the coil windings 52 of the stator 53 to finally be discharged radially via the openings 49 made in the wall 51.
  • the flow path of flow F is represented by arrows.
  • the heat sink 18 has an open ring portion shape with two support feet 43 at the outer periphery and two support feet 43 located in the extension of the free ends of the dissipator.
  • the heat sink 18 comprises a wall 55 for guiding the hot air extending from an internal periphery of the dissipator 18.
  • This guide wall 55 is a wall that is curved with respect to the wall. of the dissipator 18 carrying the diodes 16, so as to guide the air flow F along the axis X.
  • the angle between these two walls may for example be of the order of 90 degrees.
  • the shape of the dissipator 18 being simple, it will be possible to achieve it by stamping a metal plate.
  • the heat sink 18 has cooling fins 56 extending radially projecting from its inner periphery.
  • the heat sink 18 may also include cooling fins 56 'extending radially projecting from its outer periphery.
  • the rectifier bridge 25 is cooled by conduction, after cooling the dissipator 18 via the fins 56, 56 'licked by the air flow F.
  • the shape of the dissipator 18 is complex, the dissipator 18 is made by a molding process by injection.
  • the anti-loosening element 31 makes it possible to avoid a large recirculation of a part of the air flow F coming from inside the alternator-starter.
  • the flux-retaining element 31 has the form of an open ring and is provided with studs 59 visible in FIG 3 having the openings 37 "These studs 59 fit inside the openings 37 of the dissipator 15 and have a shoulder on which abuts a face of the dissipator 15.
  • the anti-feedback element 31 further comprises a wall 60 of axial orientation superimposed radially at least in part with the annular wall 292 of the cover of protection 29. "Radial superposition" between the two walls, a superposition according to which a straight line D1 extending radially with respect to the axis X intersects the two walls 60 and 292.
  • the wall 60 of the flow-preventing element 31 is closer to the X-axis than the corresponding wall of the protective cover, which is therefore more away from the X axis.
  • one end 62 of the protective cover 29 is axially superimposed with a radial flange 63 of the flow-preventing element.
  • axial superposition is meant a superposition according to which a straight line D2 extending axially with respect to the X axis intersects the end face 62 of the cover 29 and the radial flange 63 of the anti-feedback element.
  • the power terminal 65 may indifferently be located on one side or the other of the dissipator 15 carrying the positive diodes 16 depending on the position provided in the vehicle of the cable connected to the battery.
  • the arrangement of the positioning of the terminal 65 can easily be obtained by stamping the dissipator 15.
  • the configuration of the rectifier bridge 25 and the flux-preventing element 31 for alternator which has just been described can generally be implemented in any type of alternator including in particular a rotor with claws or with salient poles, in any type of alternator-starter and more generally in any type of rotating electrical machine.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

L'invention porte principalement sur une machine électrique tournante comportant: -au moins un palier (11) pour le montage à rotation d'un arbre, -un premier dissipateur thermique (15) portant un premier ensemble d'éléments redresseurs (16) de polarité positive, -un deuxième dissipateur thermique (18) portant un deuxième ensemble d'éléments redresseurs (16) de polarité négative, -un connecteur de phases (20) pour connecter électriquement des phases de la machine électrique auxdits éléments redresseurs (16) de polarité positive et auxdits éléments redresseurs (16) de polarité négative, et -un capot de protection recouvrant ledit connecteur de phases (20) ainsi que le premier et le deuxième dissipateurs thermiques (15, 18), caractérisée en ce que lesdits premier et le deuxième dissipateurs thermiques (15, 18) sont positionnés de part et d'autre dudit connecteur de phases (20), et en ce que ladite machine électrique tournante comporte en outre un élément (31), dit élément anti-rebouclage de flux, monté entre ledit palier (11) et un des dissipateurs thermiques (15, 18), ledit élément anti- rebouclage de flux (31) coopérant avec ledit capot de protection de manière à éviter une recirculation vers l'intérieur de ladite machine électrique d'un flux d'air chaud sortant de ladite machine électrique. Figure pour abrégé: Figure 3

Description

MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE MUNIE D'UN PONT
REDRESSEUR COMPACT ET D'UN ELEMENT
ANTI-REBOUCLAGE DE FLUX
L'invention porte sur une machine électrique tournante munie d'un pont redresseur compact et d'un élément anti-rebouclage de flux. 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 rotor pourra être solidaire d'un arbre menant et/ou mené.
Le stator est monté dans un carter comportant un palier avant et un palier arrière configuré pour porter à rotation l'arbre par l'intermédiaire de roulements. Dans un alternateur, le palier avant est positionné du côté de la poulie coopérant avec une courroie de la façade accessoires du moteur thermique tandis que le palier arrière est positionné du côté opposé.
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 circuit électronique de puissance comportant notamment un pont redresseur dans le cas d'un alternateur. Le pont redresseur comporte un premier ensemble de diodes de polarité positive et un deuxième ensemble de diodes de polarité négative, dont les corps sont respectivement reliés à la masse et à une borne de sortie positive de l'alternateur. Un connecteur de phases permet de connecter électriquement les phases de la machine électrique aux diodes.
Classiquement, les diodes de polarité positives sont portées par un dissipateur de chaleur, tandis que les diodes de polarité négative sont implantées dans le palier arrière. Toutefois, l'évacuation de la chaleur générée par ces diodes est rendue difficile du fait de la nécessité pour le palier de dissiper, en plus de cette chaleur, la chaleur générée par le stator transmise en partie par conduction au palier, ainsi que l'énergie mécanique dissipée dans le roulement du palier lors de la rotation de l'arbre de la machine.
L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant une machine électrique tournante comportant:
- au moins un palier pour le montage à rotation d'un arbre,
- un premier dissipateur thermique portant un premier ensemble d'éléments redresseurs de polarité positive,
- un deuxième dissipateur thermique portant un deuxième ensemble d'éléments redresseurs de polarité négative,
- un connecteur de phases pour connecter électriquement des phases de la machine électrique auxdits éléments redresseurs de polarité positive et auxdits éléments redresseurs de polarité négative, et
- un capot de protection recouvrant ledit connecteur de phases ainsi que le premier et le deuxième dissipateurs thermiques,
caractérisée en ce que lesdits premier et le deuxième dissipateurs thermiques sont positionnés de part et d'autre dudit connecteur de phases, et en ce que ladite machine électrique tournante comporte en outre un élément, dit élément anti-rebouclage de flux, monté entre ledit palier et un des dissipateurs thermiques, ledit élément anti-rebouclage de flux coopérant avec ledit capot de protection de manière à éviter une recirculation vers l'intérieur de ladite machine électrique d'un flux d'air chaud sortant de ladite machine électrique. L'invention permet ainsi, du fait de l'intégration des éléments redresseurs de polarité négative sur un dissipateur thermique dédié d'améliorer l'évacuation de la chaleur générée par ces éléments redresseurs, tout en isolant efficacement l'intérieur de la machine électrique par rapport au flux d'air chaud sortant grâce à la présence de l'élément anti-rebouclage de flux.
Selon une réalisation, ledit élément anti-rebouclage de flux comporte une paroi d'orientation axiale superposée radialement au moins en partie avec une paroi correspondante dudit capot de protection.
Selon une réalisation, ladite paroi d'orientation axiale dudit élément anti- rebouclage de flux est plus proche de l'axe de la machine électrique que la paroi correspondante dudit capot de protection. Cela permet de faciliter le positionnement du capot de protection lors du montage de la machine électrique.
Selon une réalisation, une extrémité dudit capot de protection est superposée axialement avec un rebord radial dudit élément anti-rebouclage de flux.
Selon une réalisation, lesdits éléments redresseurs du premier et du deuxième dissipateurs thermiques sont montés tête-bêche les uns par rapport aux autres. Cela permet d'obtenir un sous-ensemble dissipateurs/connecteur de phases compact.
Selon une réalisation, lesdits premier et deuxième dissipateurs thermiques sont assemblés audit connecteur de phases au moyen de plots bouterollés. Cela permet d'obtenir un sous-ensemble dissipateurs/connecteur de phases facilement manipulable et transportable. Selon une réalisation, parmi les deux dissipateurs thermiques, ledit deuxième dissipateur thermique est le plus éloigné axialement dudit palier.
Selon une réalisation, lesdits éléments redresseurs de polarité positive et lesdits éléments redresseurs de polarité négative sont positionnés suivant deux circonférences différentes. Cela permet de faciliter les interconnexions avec le connecteur de phases. Selon une réalisation, ladite machine électrique comporte au moins une entretoise insérée à l'intérieur d'ouvertures desdits premier et deuxième dissipateurs thermiques et dudit connecteur de phases, ladite entretoise délimitant une ouverture traversante destinée à recevoir une vis de fixation. On garantit ainsi un maintien de la vis en tension même en cas d'utilisation de la machine dans un environnement vibratoire sévère.
Selon une réalisation, ledit deuxième dissipateur thermique comporte des pieds d'appui destinés à venir en appui contre ledit connecteur de phases, chaque pied d'appui étant muni d'une ouverture pour autoriser le passage d'une vis de fixation.
Selon une réalisation, il existe un décrochement entre une partie d'au moins un pied d'appui dans laquelle est ménagée ladite ouverture et une partie dudit deuxième dissipateur thermique portant lesdits éléments redresseurs. Cela permet de faciliter l'intégration de la tête de la vis en évitant qu'elle fasse saillie par rapport au dissipateur.
Selon une réalisation, ledit deuxième dissipateur thermique comporte des ailettes de refroidissement s'étendant radialement en saillie depuis une périphérie interne dudit deuxième dissipateur thermique.
Selon une réalisation, ledit deuxième dissipateur thermique comporte une paroi de guidage d'air chaud s'étendant depuis une périphérie interne dudit deuxième dissipateur thermique.
Selon une réalisation, ladite machine électrique tournante comporte un ventilateur pour générer un flux d'air, et des ouïes réalisées dans ledit capot de protection et ledit palier, de telle façon que ledit flux d'air est apte à pénétrer axialement à l'intérieur de ladite machine électrique pour être refoulé radialement après avoir léché lesdits premier et deuxième dissipateurs thermiques. On améliore ainsi le refroidissement des composants électroniques portés par les dissipateurs thermiques.
Selon une réalisation, ledit capot de protection comportant un fond et une paroi annulaire d'orientation axiale s'étendant depuis ledit fond, des ouïes sont prévues dans une partie centrale et dans une périphérie externe dudit fond pour obtenir une circulation à double flux d'air.
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 représente une vue partielle de la partie arrière d'un alterno- démarreur selon la présente invention;
La figure 2 représente une vue en perspective de la partie arrière d'un alterno-démarreur selon la présente invention sans le capot de protection; La figure 3 représente une vue en perspective éclatée de la partie arrière d'un alterno-démarreur selon la présente invention;
La figure 4 représente une vue en perspective du pont redresseur de l'alterno-démarreur selon la présente invention;
Les figures 5a et 5b sont des vues en coupe et en perspective illustrant deux modes de réalisation des plots bouterollés selon l'invention assurant la fixation entre les dissipateurs thermiques et le connecteur;
La figure 6 est une vue en coupe montrant le détail d'un moyen de fixation permettant de fixer le pont redresseur sur le palier arrière de l'alternateur selon la présente invention; La figure 7 est une représentation schématique en coupe de l'arrière de l'alternateur illustrant le montage du capot de protection sur l'élément anti- rebouclage de flux selon la présente invention;
La figure 8 est une vue de dessus des dissipateurs thermiques utilisés dans le pont redresseur selon la présente invention. Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre.
Les figures 1 et 2 représentent une partie d'un alternateur 10 selon l'invention, et en particulier sa région arrière, à l'opposé de la poulie d'entraînement. Cet alternateur 10 est apte à fonctionner au moins en mode générateur pour fournir une puissance à la batterie et au réseau de bord du véhicule. Dans le cas d'un alterno-démarreur, il pourra également fonctionner en mode moteur pour assurer un démarrage du moteur thermique du véhicule automobile.
Cet alternateur 10 comporte un palier arrière 1 1 définissant un logement pour un roulement à billes reçu sur un arbre 12 portant un rotor d'axe X correspondant à l'axe de la machine électrique.
Un premier dissipateur thermique 15 porte un premier ensemble de diodes 16 de polarité positive. Un deuxième dissipateur thermique 18 porte un deuxième ensemble de diode 16 de polarité négative. Les corps des diodes 16 de polarité positive et de polarité négative sont respectivement reliés à la borne de sortie positive et à la masse de l'alternateur 10 via le dissipateur 15, 18 correspondant. Les corps des diodes 16 pourront par exemple être emmanchés à force à l'intérieur d'ouvertures 16' de forme correspondante.
Les diodes 16 sont reliées entre elles et aux phases de la machine par l'intermédiaire d'un connecteur de phases 20 bien visible en figure 3. Ce connecteur 20 comporte un corps 21 en forme générale de plaque en matériau isolant, surmoulé sur un ensemble de conducteurs plats. Certains conducteurs débordent radialement vers l'extérieur en étant aménagés à leurs extrémités libres sous forme de pince-fils 22 pour établir la connexion avec les enroulements de phase de la machine. L'ensemble formé par les diodes 16 portées par les dissipateurs 15, 18 et le connecteur 20 constitue le pont redresseur 25. En variante, les diodes 16 pourront être remplacées par des transistors de puissance par exemple de type MOS.
Sur la figure 2, on a également représenté un élément 26 porte-balais et porte-régulateur ayant globalement une forme en T.
Comme on peut le voir sur la figure 1 , un capot de protection 29 recouvre le connecteur de phases 20, les dissipateurs thermiques 15, 18, ainsi que l'élément 26. A cet effet, le capot 29 comporte un fond 291 et une paroi annulaire 292 d'orientation axiale s'étendant depuis le fond 291 . Un élément 31 , dit élément anti-rebouclage de flux, est monté entre le palier 1 1 et le dissipateur thermique 15 (cf. figures 2, 3, et 7). L'élément anti- rebouclage de flux 31 coopère avec le capot de protection 29 de manière à éviter une recirculation vers l'intérieur de la machine électrique du flux d'air chaud F sortant de la machine électrique.
Plus précisément, les dissipateurs thermiques 15, 18 sont positionnés de part et d'autre du connecteur de phases 20. Comme cela est bien visible sur la figure 3, les diodes 16 des dissipateurs 15, 18 sont montées tête-bêche les unes par rapport aux autres, c'est-à-dire que les queues 17 des diodes 16 du dissipateur 15 sont tournées vers les queues 17 des diodes 16 du dissipateur 18, et inversement les queues 17 des diodes 16 du dissipateur 18 sont tournées vers les queues 17 des diodes 16 du dissipateur 15.
Afin de faciliter les interconnexions avec le connecteur de phases 20, les diodes 16 de polarité positive et les diodes 16 de polarité négative sont positionnées suivant deux circonférences différentes, comme illustré par les figures 4 et 8. En l'occurrence, les diodes 16 de polarité négative du dissipateur 18 sont positionnées suivant une circonférence plus proche de l'axe X que la circonférence suivant laquelle sont positionnées les diodes 16 de polarité positive du dissipateur 15. Comme cela est bien visible sur les figures 5a et 5b, les dissipateurs thermiques 15, 18 sont assemblés au connecteur de phases 20 au moyen de plots bouterollés 34. A cet effet, les plots 34 en forme de tige sont écrasés à chaud au moyen d'un outil appelé bouterolle de manière à former des têtes de retenue 35. Les têtes 35 pourront être bombées (cf. figure 5a) ou plates (cf. figure 5b) de manière à disposer d'une face plane du côté du dissipateur 15, 18 correspondant. Dans le cas, le bord des ouvertures 36 ménagées dans les dissipateurs 15, 18 sont chanfreinés pour recevoir la tête 35 des plots s'étendant au ras de la surface du dissipateur 15, 18 correspondant.
Afin d'assurer la fixation de l'ensemble formé par le pont 25 et l'élément anti- rebouclage de flux 31 sur le palier 1 1 , des organes de fixation 39, tels que des vis, passent à l'intérieur d'ouvertures 37, 37', 37" en vis-à-vis ménagées respectivement dans le corps du connecteur 20, les dissipateurs 15, 18, et l'élément anti-rebouclage de flux 31 . Comme cela est illustré sur la figure 6, une entretoise 40 est insérée à l'intérieur de chaque série d'ouvertures 37, 37', 37". Chaque entretoise 40 réalisée par exemple dans un matériau rigide tel que du métal présente une forme tubulaire délimitant une ouverture traversante 41 destinée à recevoir la vis de fixation 39 correspondante. Cela permet de garantir un maintien de la vis 39 en tension même en cas d'utilisation de la machine dans un environnement vibratoire sévère.
Comme montré sur la figure 4, les ouvertures 37' autorisant le passage des vis 39 sont réalisées dans des pieds d'appui 43 du dissipateur 18 destinés à venir en appui contre le connecteur de phases 20. Il existe un décrochement 45 entre la partie du pied d'appui 43 dans laquelle est ménagée l'ouverture 37' et la partie du dissipateur 18 portant les diodes. Cela permet de faciliter l'intégration de la tête de la vis 39 en évitant qu'elle fasse saillie par rapport au dissipateur.
Le positionnement du pont 25 sur le palier arrière 1 1 est effectué de telle façon que, parmi les deux dissipateurs thermiques 15, 18, le dissipateur thermique 18 portant les diodes négatives est le plus éloigné axialement du palier arrière 1 1 . On évite ainsi au maximum réchauffement des diodes 16 de polarité négative.
Comme cela est illustré par la figure 7, l'alternateur 10 comporte en outre au moins un ventilateur 44 solidaire du rotor 47 pour générer un flux d'air F et des ouïes 48, 49 réalisées respectivement dans le capot 29 et le palier 1 1 afin d'autoriser la circulation du flux d'air F à l'intérieur de la machine. Plus précisément, les ouïes 48 sont prévues dans une partie centrale et dans une périphérie externe du fond 291 pour obtenir une circulation à double flux d'air. Les ouïes 49 sont prévues dans la paroi annulaire radiale 50 du palier 1 1 portant le pont redresseur 25 du côté de sa face externe et dans la paroi annulaire d'orientation axiale 51 du palier 1 1 portant le stator.
Ainsi, le flux d'air F est apte à pénétrer axialement à l'intérieur de la machine via les ouïes 48 réalisées en partie centrale et en périphérie du fond 291 puis circule autour des dissipateurs 15, 18 afin d'évacuer leur chaleur et ainsi améliorer le refroidissement des diodes 16 du pont. Le flux d'air F pénètre ensuite à l'intérieur du carter de la machine de manière à refroidir par convection les chignons de bobinage 52 du stator 53 pour finalement être refoulé radialement via les ouvertures 49 réalisée dans la paroi 51 . Le chemin de l'écoulement du flux F est représenté par des flèches.
Comme cela est bien visible sur la figure 4, le dissipateur thermique 18 présente une forme de portion d'anneau ouvert comportant deux pieds d'appui 43 en périphérie externe et deux pieds d'appui 43 situés dans le prolongement des extrémités libres du dissipateur. Dans le mode de réalisation de la figure 4, le dissipateur thermique 18 comporte une paroi de guidage 55 de l'air chaud s'étendant depuis une périphérie interne du dissipateur 18. Cette paroi de guidage 55 est une paroi incurvée par rapport à la paroi du dissipateur 18 portant les diodes 16, de manière à guider le flux d'air F le long de l'axe X. L'angle entre ces deux parois pourra par exemple être de l'ordre de 90 degrés. Dans ce cas, la forme du dissipateur 18 étant simple, il sera possible de le réaliser par emboutissage d'une plaque de métal. Dans la variante de réalisation de la figure 8, le dissipateur thermique 18 comporte des ailettes de refroidissement 56 s'étendant radialement en saillie depuis sa périphérie interne. Le dissipateur thermique 18 pourra également comporter des ailettes de refroidissement 56' s'étendant radialement en saillie depuis sa périphérie externe. Ainsi, le pont redresseur 25 est refroidi par conduction, après refroidissement du dissipateur 18 via les ailettes 56, 56' léchées par le flux d'air F. La forme du dissipateur 18 étant complexe, le dissipateur 18 est réalisé par un procédé de moulage par injection.
Comme cela est illustré par la figure 7, l'élément anti-rebouclage 31 permet d'éviter une recirculation importante d'une partie du flux d'air F provenant de l'intérieur de l'alterno-démarreur. A cet effet, l'élément anti-rebouclage de flux 31 présente la forme d'un anneau ouvert et est muni de plots 59 visibles en figure 3 comportant les ouvertures 37". Ces plots 59 s'insèrent à l'intérieur des ouvertures 37' du dissipateur 15 et présentent un épaulement sur lequel vient en appui une face du dissipateur 15. L'élément anti-rebouclage 31 comporte en outre une paroi 60 d'orientation axiale superposée radialement au moins en partie avec la paroi annulaire 292 du capot de protection 29. On entend par "superposition radiale" entre les deux parois, une superposition suivant laquelle une droite D1 s'étendant radialement par rapport à l'axe X coupe les deux parois 60 et 292.
Afin de faciliter le positionnement du capot de protection lors du montage de la machine électrique, la paroi 60 de l'élément anti-rebouclage de flux 31 est plus proche de l'axe X que la paroi correspondante du capot de protection qui est donc plus éloignée de l'axe X.
En outre, une extrémité 62 du capot de protection 29 est superposée axialement avec un rebord radial 63 de l'élément anti-rebouclage de flux. On entend par "superposition axiale", une superposition suivant laquelle une droite D2 s'étendant axialement par rapport à l'axe X coupe la face d'extrémité 62 du capot 29 et le rebord radial 63 de l'élément anti- rebouclage. Une telle configuration permet ainsi de former une forme de chicane bloquant le retour du flux d'air vers l'intérieur de la machine.
La borne de puissance 65 pourra indifféremment être située d'un côté ou de l'autre du dissipateur 15 portant les diodes positives 16 en fonction de la position prévue dans le véhicule du câble relié à la batterie. L'aménagement du positionnement de la borne 65 pourra facilement être obtenu par emboutissage du dissipateur 15.
La configuration du pont redresseur 25 et de l'élément anti-rebouclage de flux 31 pour alternateur qui vient d'être décrite peut de façon générale être mise en œuvre dans tout type d'alternateur comportant notamment un rotor à griffes ou à pôles saillants, dans tout type d'alterno-démarreur et plus généralement dans tout type de machine électrique tournante.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Machine électrique tournante (10) comportant:
- au moins un palier (1 1 ) pour le montage à rotation d'un arbre (12),
- un premier dissipateur thermique (15) portant un premier ensemble d'éléments redresseurs (16) de polarité positive,
- un deuxième dissipateur thermique (18) portant un deuxième ensemble d'éléments redresseurs (16) de polarité négative,
- un connecteur de phases (20) pour connecter électriquement des phases de la machine électrique auxdits éléments redresseurs (16) de polarité positive et auxdits éléments redresseurs (16) de polarité négative, et
- un capot de protection (29) recouvrant ledit connecteur de phases (20) ainsi que le premier et le deuxième dissipateurs thermiques (15, 18), caractérisée en ce que lesdits premier et le deuxième dissipateurs thermiques (15, 18) sont positionnés de part et d'autre dudit connecteur de phases (20), et en ce que ladite machine électrique tournante comporte en outre un élément (31 ), dit élément anti-rebouclage de flux, monté entre ledit palier (1 1 ) et un des dissipateurs thermiques (15, 18), ledit élément anti- rebouclage de flux (31 ) coopérant avec ledit capot de protection (29) de manière à éviter une recirculation vers l'intérieur de ladite machine électrique d'un flux d'air chaud sortant de ladite machine électrique (10).
2. Machine électrique tournante selon la revendication 1 , caractérisée en ce que ledit élément anti-rebouclage de flux (31 ) comporte une paroi d'orientation axiale (60) superposée radialement au moins en partie avec une paroi (292) correspondante dudit capot de protection (29).
3. Machine électrique tournante selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite paroi d'orientation axiale (60) dudit élément anti-rebouclage de flux (31 ) est plus proche d'un axe (X) de la machine électrique que la paroi (292) correspondante dudit capot de protection (29).
4. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'une extrémité (62) dudit capot de protection (29) est superposée axialement avec un rebord radial (63) dudit élément anti-rebouclage de flux (31 ).
5. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que lesdits éléments redresseurs (16) du premier et du deuxième dissipateurs thermiques (15, 18) sont montés tête-bêche les uns par rapport aux autres
6. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que lesdits premier et deuxième dissipateurs thermiques (15, 18) sont assemblés audit connecteur de phases (20) au moyen de plots bouterollés (34).
7. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que, parmi les deux dissipateurs thermiques (15, 18), ledit deuxième dissipateur thermique (18) est le plus éloigné axialement dudit palier (1 1 ).
8. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que lesdits éléments redresseurs (16) de polarité positive et lesdits éléments redresseurs (16) de polarité négative sont positionnés suivant deux circonférences différentes.
9. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une entretoise (40) insérée à l'intérieur d'ouvertures desdits premier et deuxième dissipateurs thermiques (15, 18) et dudit connecteur de phases (20), ladite entretoise (40) délimitant une ouverture traversante (41 ) destinée à recevoir une vis de fixation (39).
10. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que ledit deuxième dissipateur thermique (18) comporte des pieds d'appui (43) destinés à venir en appui contre ledit connecteur de phases (20), chaque pied d'appui (43) étant muni d'une ouverture pour autoriser le passage d'une vis de fixation.
1 1 . Machine électrique tournante selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'il existe un décrochement (45) entre une partie d'au moins un pied d'appui (43) dans laquelle est ménagée ladite ouverture et une partie dudit deuxième dissipateur thermique (18) portant lesdits éléments redresseurs (16).
12. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 , caractérisée en ce que ledit deuxième dissipateur thermique (18) comporte des ailettes de refroidissement (56) s'étendant radialement en saillie depuis une périphérie interne dudit deuxième dissipateur thermique (18).
13. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 , caractérisée en ce que ledit deuxième dissipateur thermique (18) comporte une paroi de guidage (55) d'air chaud s'étendant depuis une périphérie interne dudit deuxième dissipateur thermique (18).
14. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu'elle comporte un ventilateur (44) pour générer un flux d'air (F), et des ouïes (48, 49) réalisées dans ledit capot de protection (29) et ledit palier (1 1 ), de telle façon que ledit flux d'air (F) est apte à pénétrer axialement à l'intérieur de ladite machine électrique pour être refoulé radialement après avoir léché lesdits premier et deuxième dissipateurs thermiques (15, 18).
15. Machine électrique tournante selon la revendication 14, caractérisée en ce que ledit capot de protection (29) comportant un fond (291 ) et une paroi annulaire (292) d'orientation axiale s'étendant depuis ledit fond (291 ), des ouïes (48) sont prévues dans une partie centrale et dans une périphérie externe dudit fond (291 ) pour obtenir une circulation à double flux d'air.
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