WO2018193048A1 - Dispositif de redressement de courant pour machine electrique tournante - Google Patents
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- WO2018193048A1 WO2018193048A1 PCT/EP2018/060074 EP2018060074W WO2018193048A1 WO 2018193048 A1 WO2018193048 A1 WO 2018193048A1 EP 2018060074 W EP2018060074 W EP 2018060074W WO 2018193048 A1 WO2018193048 A1 WO 2018193048A1
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- H02K11/05—Rectifiers associated with casings, enclosures or brackets
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- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R9/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, e.g. terminal strips or terminal blocks; Terminals or binding posts mounted upon a base or in a case; Bases therefor
- H01R9/16—Fastening of connecting parts to base or case; Insulating connecting parts from base or case
- H01R9/18—Fastening by means of screw or nut
Definitions
- the present invention relates to a current rectifying device for a polyphase rotating electrical machine, such as an alternator or an alternator-starter or a reversible machine, in particular of a motor vehicle.
- the present invention also relates to a rotary electric machine equipped with such a rectifying device.
- the rotating machine comprises a rotor rotated by the heat engine and a stator surrounding the rotor.
- the stator comprises an armature winding and the rotor comprises, for example, an excitation winding supplied with an electric excitation current.
- an excitation winding supplied with an electric excitation current.
- the rotating machine is equipped with a DC rectifier device.
- the rectifying device comprises current rectifying elements, such as diodes or MOS type field effect transistors.
- the armature winding of the stator generally has a plurality of phase outputs that are electrically connected to input connectors integral with the rectifier.
- the rectifying device 3 comprises input connectors 31 arranged at the periphery of the rotating machine.
- Each connector 31 comprises a tapped hole 32 configured to receive a fixing screw 33 of a flat lug 34.
- a hole is also provided in the lug 34 for the passage of the screw 33.
- the assembly of the lug 34 and the connector 31 is here in a radial direction.
- One end of the lug 34 is provided with a hook 35 to which a phase output (not shown) of the stator may be soldered.
- the connections between the phases of the stator and the recovery device 3 can be dismantled, which makes it possible to recover the rectifying device 3.
- a disadvantage of this solution is that it is difficult to properly position the lug 34 facing the input connector 31, especially since the rotating machine is assembled in a vertical position, as shown in Figure 1. In particular, it is difficult to align the hole in the lug with that in the connector.
- this object is achieved by providing a current rectifying device for a polyphase rotating electrical machine, in particular of a motor vehicle, the straightening device comprising a plurality of connection devices, each connection device having a connection pad; a fastener; a removable connection element comprising a base and an end portion, the base comprising a hole through which the fixing element passes to assemble the connection element and the connection pad, the terminal portion being intended to be electrically connected to the one of the phases of the rotating electrical machine; each connection device comprising means for positioning the connection element with respect to the connection pad.
- the rectifying device comprises a casing of generally circular shape, the terminal portion of the connecting element being arranged radially outwardly relative to the casing.
- the housing extends along a reference plane, the connection pad and the connection element being assembled along an axis substantially orthogonal to the reference plane.
- the term "substantially orthogonal" an angle between 80 ° and 100 °.
- One advantage is to allow the positioning of fasteners by preventing them from falling and thus simplify the manufacturing process.
- the positioning means comprise at least two projections cooperating with at least two complementary recesses.
- the positioning means are disposed spaced apart from each other at an angle of at least 45 ° with respect to an axis of the connection device.
- the positioning means are arranged at 90 ° to each other with respect to the axis of the connection device or may be substantially diametrically opposite on either side of the connection device.
- said at least two projections are arranged substantially diametrically opposite on either side of the connection pad, and in that said at least two recesses are arranged in a substantially diametrically opposed manner on both sides. other hole in the base of the connection element.
- said at least two projections are arranged substantially diametrically opposite on either side of the hole of the base of the connection element, and in that said at least two recesses are arranged substantially diametrically opposite on both sides of the connection pad.
- the base of the connection element is surrounded by a support made of an electrically insulating material and the means of positioning on the base of the connection element are from the support.
- One advantage is to facilitate the realization of the positioning means.
- the positioning means could be reported on the support.
- the base of the connection element is overmolded in the support.
- the support is here, an overmolding.
- the base can be fixed on the support by any other means such as gluing.
- the fixing element comprises a head disposed in a cavity formed by the support, the cavity having a depth at least equal to the height of the head of the fixing element.
- the cavity is filled with a polymeric material so as to cover the head of the fixing element.
- the straightening device comprises at least one group of several connection elements joined by the same support.
- One advantage is to allow to easily and simultaneously place several connection elements, in this case those which are grouped in the support.
- said at least two projections have a cylindrical shape, said at least two projections each having a chamfered end so as to facilitate their insertion into the recesses.
- the rectifying device comprises rectifying modules and a housing on which the connection devices are mounted, the housing being arranged to allow electrical connection between the connection devices and the associated rectification modules.
- the rectifying device further comprises a heat sink arranged to cool the rectifying modules.
- the housing comprises electrically conductive tracks arranged to electrically connect the connection pads to the associated rectification modules.
- the tracks are electrically connected to the bodies of the associated connection pads.
- connection pads are integrated in the housing.
- fixing element is arranged to ensure electrical contact between the connection pad and the base of the removable connection element.
- connection pad comprises a body formed of an electrically conductive material.
- the base and the terminal portion of the removable connection element are formed of an electrically conductive material.
- the fixing element is made of an electrically conductive material.
- the stack constituted by the base of the removable connection element, the connection pad and the fixing element is devoid of plastic material. This avoids the appearance of these phenomena of creep and thermal shock, which could cause a loss of clamping and thereafter an increase in contact resistance between the connection element and the connection pad.
- a second aspect of the invention relates to a rotating electrical machine having a current rectifying device according to the first aspect of the invention and a plurality of phases, each phase being electrically connected to one of the end portions of the rectifier.
- FIG. 1 is a partial perspective view of a rotating electrical machine of the prior art
- FIG. 2 is a perspective view of an example of a rotating electrical machine equipped with a current rectifying device according to the invention
- FIG. 3 is a perspective view of a casing of the straightening device of FIG. 2;
- FIG. 4A is a partial perspective view of a first embodiment of a current rectifying device according to the invention.
- FIG. 4B is an exploded view of a connection device of the straightening device of FIG. 4A;
- FIG. 5A is a partial perspective view of a second embodiment of a current recovery device according to the invention.
- FIG. 5B is an exploded view of a connection device of the rectifying device of FIG. 5A;
- FIG. 6 is an exploded view of a variant of the straightening device of FIG. 5A.
- a motor vehicle with a combustion engine is equipped with a rotating electrical machine, such as an alternator or an alternator-starter, configured to transform the mechanical energy coming from the engine of the motor vehicle into electrical energy in order, in particular, to recharge the vehicle battery and electrically power the vehicle's on-board network in generator mode.
- the rotating electrical machine is configured to convert electrical energy into mechanical energy, in particular to start the engine.
- the rotating machine comprises a rotor surrounded by a stator, both mounted on a drive shaft extending along a longitudinal axis.
- the engine has a crankshaft which is rotated when the engine is in operation.
- the heat engine is mechanically connected to the rotating machine by a device for transmitting the rotational movement of the crankshaft.
- the transmission device comprises for example a first pulley mounted to rotate on a front end of the drive shaft of the rotating machine, a second pulley mounted to rotate with the crankshaft and a belt interconnecting the two pulleys.
- the terms “front”, “back”, “front” and “behind” are used to characterize relative positions in the repository of the rotating machine, the front corresponding to the end of the drive shaft provided with the pulley.
- the rotor is rotatably mounted on the drive shaft.
- the rotor comprises an excitation winding which is powered by an electric excitation current when the drive shaft is rotating.
- the stator is carried by a housing comprising a front bearing and a rear bearing traversed by the drive shaft.
- the housing is rotatably mounted on the drive shaft, for example by means of ball bearings equipping the bearings.
- the stator comprises an armature winding comprising a plurality of phases, each phase comprising an output.
- the rotating machine further comprises a device for rectifying the alternating current into a suitable direct current for recharging the battery and supplying the on-board network of the motor vehicle.
- FIG. 2 An example of a rotating electrical machine according to the invention is illustrated in Figure 2.
- the rotating machine is shown in a vertical position.
- the longitudinal axis along which the drive shaft extends which corresponds to the longitudinal axis of the machine, is arranged vertically.
- Figure 2 shows the housing 1 extending between the front bearing 1 1 and the rear bearing 12 of the rotating machine.
- the recovery device 3 is for example carried by the rear bearing 12 but could also be carried by the front bearing 1 1.
- FIG. 2 also shows the stator 2 disposed inside the casing 1.
- the rectifying device 3 comprises a housing 4 and a heat dissipating element 5 disposed on the housing 4.
- the rectifying device 3 also comprises connection devices 6, each being electrically connected to a phase output 21 of the stator 2.
- rotating machine of Figure 2 comprises for example six phases.
- the rectifying device 3 of FIG. 2 corresponds to a variant of a second embodiment of the invention which will be described in more detail below, with reference to FIG.
- Each connection device 6 comprises a connection pad 41 preferably belonging to the housing 4, a removable connection element 61, means for positioning the connection element on the connection pad 41, and a fixing element 62 of the connection element 61 on the connection pad 41.
- FIG 3 shows in more detail the housing 4 of Figure 2.
- the housing 4 has the general shape of a disc extending along a reference plane PR substantially orthogonal to the longitudinal axis of the rotating machine.
- the housing 4 has a plurality of rectangular-shaped locations 43 configured to receive current rectifying modules (not shown) and / or a control-regulating module.
- the straightening modules are for example welded in the locations 43.
- the heat dissipation element 5 makes it possible to cool the rectifying modules.
- the heat dissipating element 5 preferably comprises surfaces disposed in contact with the upper surfaces of the rectifying modules.
- connection pads 41 are electrically connected to the connection pads 41, for example by means of metal tracks 44 integrated in the housing 4.
- the connection pads 41 form part of the housing 4, that is to say that each stud connection is made of material with the housing.
- the connection pads 41 each comprise a body 41 1 made of an electrically conductive material, such as a metallic material, for example copper.
- the body 41 1 is overmolded in the housing 4 which is made of an electrically insulating material, such as a plastic material.
- the body 41 1 could be disposed on the housing by any other means such as by gluing or being pressed tight.
- the connection pads 41 are advantageously arranged at the periphery of the housing 4.
- Each connection pad 41 also comprises a hole 412 arranged in the body 41 1 and configured to receive the fixing element 62.
- the fasteners 62 are reversible. These may be screws, as in the embodiments described below, or bolts. In the case of screws, the hole 412 is threaded. In other embodiments, the fasteners 62 are not reversible but may be removed. This is the case, for example, with rivets.
- connection element 61 is made of an electrically conductive material, such as a metallic material.
- the connection element 61 is preferably copper coated with a layer of nickel or tin. Thus the connection element 61 is protected with respect to the environment, in particular against corrosion.
- connection element 61 comprises a base 61 1 in which a through hole 612 is arranged for the passage of the fixing element 62, in this case a screw.
- the screw 62 makes it possible to establish an electrical connection between the base 61 1 of the connection element 61 and the body 41 1 of the corresponding connection pad 41.
- the screw is preferably made of metal, for example steel.
- a plastic material is subject to creep, that is to say, it tends to deform when subjected to a stress, such as a clamping stress, for a sufficient time, even if this stress is less than the elastic limit of the plastic considered.
- a plastic is also sensitive to thermal shocks, that is to say, it can soften under the effect of a rise in temperature, for example linked to the passage of a strong current.
- the stack constituted by the base 61 1 of the connection element 61, the body 41 1 of the connection pad 41 and the screw 62 is preferably devoid of plastic. This avoids the appearance of these phenomena of creep and heat shock, which could cause a loss of clamping and thereafter an increase in the contact resistance between the base 61 1 and the body 41 1.
- connection element 61 also comprises an end portion 613, for example in the form of a hook.
- Each phase output 21 of the stator 2 is electrically connected to one of the end portions 613, as illustrated in FIG. 2.
- the hook formed by the terminal potion 613 is, for example, pinched around the phase output 21 which can then be welded to the end portion 613.
- the end portions 613 of the connection elements 61 are arranged radially outwardly relative to the housing 4 so as to facilitate their connection with the phase outputs 21.
- the base 61 1 has the shape of a washer extended by two recesses 71 in the form of semicircle disposed on either side of the through hole 612.
- the recesses each cooperate with a projection 72 complementary to form the positioning means of the connection element 61 on the connection pad 41.
- the protrusions 72 have a general shape cylindrical and extend substantially orthogonally to the reference plane PR of the housing 4.
- FIGS. 5A and 5B show a second embodiment in which a support 64 covers the base (not visible) of the connection element 61.
- the support 64 is preferably made of an electrically insulating material, such as a plastic material, for example phenylene polysulfide (PPS) which supports a high use temperature (greater than 140 ° C).
- PPS phenylene polysulfide
- the support may for example be an overmoulding.
- the two projections 72 belong to the support 64 surrounding the base of the connection element 61 and the two recesses 71 belong to the housing 4.
- the recesses 71 and the protrusions 72 are disposed of substantially diametrically opposed manner with respect to the connection pad 41 and the hole 612 respectively arranged in the base of the connection element 61.
- the recesses 71 here have a semicircular shape and the projections 72 have a cylindrical shape.
- the screw 62 comprises a head 625.
- the support 64 can form a cavity 645 in which the head 625 of the screw 62 is disposed.
- the cavity 645 has a depth greater than or equal to the height of the head 625 of the screw. 62, which protects the screw 62 from external aggression.
- the support 64 includes the bases of several connection elements 61.
- the stator comprises a three-phase double electric winding.
- the number of phases that comprises such a rotating electrical machine is then two systems of three phases.
- the connection elements 61 are preferably grouped in groups of three in the same support 64. It is thus possible to install several connection elements 61 at the same time, which represents a saving of time during the assembly of the recovery device. 3.
- the rotating electrical machine could comprise a single support 64 gathering all the bases of the connection elements 61.
- the positioning means may comprise only two recess-projection pairs, which is sufficient to place the connection element group 61.
- the support 64 thus has a simpler form to achieve.
- the support 64 has a projection 72 disposed at each of its ends.
- the recesses 71 are suitably arranged to cooperate with these projections 72.
- the recesses 71 here have a circular shape.
- one end of the projections 72 in this case the end fitting into the recess 71, is advantageously provided with a chamfer.
- the projection 72 penetrates more easily into the recess 71, which facilitates the establishment of the connection element 61 on the connection pad 4.
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- Motor Or Generator Frames (AREA)
Abstract
La présente invention se rapporte à un dispositif de redressement (3) de courant d'une machine électrique tournante polyphasée notamment d'un véhicule automobile. Le dispositif de redressement comporte une pluralité de dispositifs de connexion (6), chaque dispositif de connexion (6) comportant : - un plot de connexion (41); - un élément de fixation (62); - un élément de connexion amovible (61) comprenant une base (611) et une portion terminale (613). La base (611) comportant un trou (612) traversé par l'élément de fixation (62) pour assembler l'élément de connexion (62) et le plot de connexion (41), la portion terminale (613) étant destinée à être connectée électriquement à l'une des phases (21) de la machine électrique tournante et chaque dispositif de connexion (6) comporte des moyens de positionnement (71, 72) de l'élément de connexion (62) par rapport au plots de connexion (41).
Description
DISPOSITIF DE REDRESSEMENT DE COURANT POUR MACHINE
ELECTRIQUE TOURNANTE
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un dispositif de redressement de courant pour une machine électrique tournante polyphasée, telle qu'un alternateur ou un alterno- démarreur ou une machine réversible, notamment d'un véhicule automobile.
La présente invention concerne également une machine électrique tournante équipée d'un tel dispositif de redressement.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION
Il est connu d'équiper un véhicule automobile à moteur thermique d'une machine électrique tournante qui a pour fonction de transformer l'énergie mécanique provenant du moteur thermique en énergie électrique dans le but notamment de recharger la batterie du véhicule et d'alimenter électriquement le réseau de bord du véhicule.
Pour ce faire, la machine tournante comporte un rotor entraîné en rotation par le moteur thermique et un stator entourant le rotor. Le stator comporte un bobinage d'induit et le rotor comporte par exemple un bobinage d'excitation alimenté par un courant électrique d'excitation. Sous l'effet de la rotation du rotor, un champ magnétique se crée et un courant électrique alternatif est induit dans le bobinage du stator ou à l'inverse, sous l'effet du champ magnétique généré par le stator, le rotor engendre un mouvement de rotation.
La machine tournante est équipée d'un dispositif de redressement du courant alternatif en courant continu. Le dispositif de redressement comporte des éléments de redressement du courant, tels que des diodes ou des transistors à effet de champ de type MOS. Le bobinage d'induit du stator comporte généralement plusieurs sorties de phases qui sont connectées électriquement à des connecteurs d'entrée faisant partie intégrante du dispositif de redressement.
De manière classique, la connexion entre les sorties de phases et les connecteurs d'entrée est réalisée par soudage. Ce type de connexion n'est pas démontable ce qui rend impossible, en cas de défaillance de la machine tournante, de récupérer le dispositif de redressement pour le monter sur une autre machine.
Une solution connue pour remédier à ce problème est illustrée à la figure 1 . Dans ce cas, le dispositif de redressement 3 comporte des connecteurs d'entrée 31 disposés en périphérie de la machine tournante. Chaque connecteur 31 comporte un trou taraudé 32 configuré pour recevoir une vis de fixation 33 d'une cosse plate 34. Un trou est également aménagé dans la cosse 34 pour le passage de la vis 33. L'assemblage de la cosse 34 et du connecteur 31 s'effectue ici selon une direction radiale. Une extrémité de la cosse 34 est munie d'un crochet 35 auquel une sortie de phase (non représentée) du stator peut être soudée. Dans cette configuration, les connexions entre les phases du stator et le dispositif de redressement 3 peuvent être démontées, ce qui permet de récupérer le dispositif de redressement 3.
Un inconvénient de cette solution est qu'il est difficile de positionner convenablement la cosse 34 en regard du connecteur d'entrée 31 , d'autant plus que la machine tournante est assemblée dans une position verticale, comme illustré à la figure 1 . En particulier, il est difficile d'aligner le trou pratiqué dans la cosse avec celui pratiqué dans le connecteur.
RESUME DE L'INVENTION
La présente invention vise à résoudre le problème qui vient d'être mentionné. Selon un premier aspect de l'invention, ce but est atteint en prévoyant un dispositif de redressement de courant pour une machine électrique tournante polyphasée notamment d'un véhicule automobile, le dispositif de redressement comportant une pluralité de dispositifs de connexion, chaque dispositif de connexion comportant un plot de connexion ; un élément de fixation ; un élément de connexion amovible comprenant une base et une portion terminale, la base comportant un trou traversé par l'élément de fixation pour assembler l'élément de connexion et le plot de connexion, la portion terminale étant destinée à être connectée électriquement à l'une des phases de la machine électrique tournante ; chaque dispositif de connexion comportant des moyens de positionnement de l'élément de connexion par rapport au plot de connexion.
Grâce à l'invention, il devient plus aisé de placer l'élément de connexion en correspondance avec le plot de connexion. En effet, les moyens de positionnement permettent l'alignement direct entre l'élément de connexion et le plot de connexion, ce qui facilite l'assemblage.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de redressement comporte un boîtier de forme générale circulaire, la portion terminale de l'élément de connexion étant disposée radialement extérieurement relativement au boîtier. Un avantage est de faciliter la connexion des phases de la machine tournante avec les éléments de connexion, et plus précisément avec les portions terminales.
Selon un mode de réalisation, le boîtier s'étend selon un plan de référence, le plot de connexion et l'élément de connexion étant assemblés selon un axe sensiblement orthogonal au plan de référence.
Dans l'ensemble de la description et dans les revendications, on entend par « sensiblement orthogonal » un angle compris entre 80° et 100°.
Un avantage est de permettre le positionnement des éléments de fixations en évitant qu'ils tombent et ainsi de simplifier le procédé de fabrication.
Selon un mode de réalisation, les moyens de positionnement comportent au moins deux saillies coopérant avec au moins deux évidements complémentaires. Un avantage est d'assurer un positionnement approprié des éléments de connexion par rapport à leur plot de connexion respectif.
Selon un mode de réalisation, les moyens de positionnement sont disposés de manière écartée l'un de l'autre suivant un angle d'au moins 45° par rapport à un axe du dispositif de connexion. Par exemple, les moyens de positionnement sont disposés à 90° l'un de l'autre par rapport à l'axe du dispositif de connexion ou peuvent être sensiblement diamétralement opposées de part et d'autre du dispositif de connexion.
Selon un mode de réalisation, lesdites au moins deux saillies sont disposées de manière sensiblement diamétralement opposée de part et d'autre du plot de connexion, et en ce que lesdits au moins deux évidements sont disposés de manière sensiblement diamétralement opposée de part et d'autre du trou de la base de l'élément de connexion.
Selon un mode de réalisation, lesdites au moins deux saillies sont disposées de manière sensiblement diamétralement opposée de part et d'autre du trou de la base de l'élément de connexion, et en ce que lesdits au moins deux évidements sont disposés de manière sensiblement diamétralement opposée de part et d'autre du plot de connexion.
Selon un mode de réalisation, la base de l'élément de connexion est entourée par un support en un matériau électriquement isolant et les moyens de
positionnement se trouvant sur la base de l'élément de connexion sont issus du support. Un avantage est de faciliter la réalisation des moyens de positionnement. Dans une variante de réalisation, les moyens de positionnement pourraient être rapportés sur le support.
Selon un mode de réalisation, la base de l'élément de connexion est surmoulée dans le support. Le support est donc, ici, un surmoulage. Dans une variante de réalisation, la base peut être fixée sur le support par tout autre moyen tel que le collage.
Selon un mode de réalisation, l'élément de fixation comporte une tête disposée dans une cavité formée par le support, la cavité présentant une profondeur au moins égale à la hauteur de la tête de l'élément de fixation. Un avantage est de fournir à l'élément de fixation une protection contre l'environnement.
Selon un mode de réalisation, la cavité est remplie par un matériau polymère de manière à recouvrir la tête de l'élément de fixation. Un avantage est d'améliorer la protection de l'élément de fixation, en particulier contre la corrosion.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de redressement comporte au moins un groupe de plusieurs éléments de connexion réunis par le même support. Un avantage est de permettre de placer facilement et simultanément plusieurs éléments de connexion, en l'occurrence ceux qui sont regroupés dans le support.
Selon un mode de réalisation, lesdites au moins deux saillies ont une forme cylindrique, lesdites au moins deux saillies comportant chacune une extrémité chanfreiné de manière à faciliter leur insertion dans les évidements.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de redressement comporte des modules de redressement et un boîtier sur lequel sont montés les dispositifs de connexion, le boîtier étant agencé pour permettre une connexion électrique entre les dispositifs de connexion et les modules de redressement associés.
Selon une réalisation, le dispositif de redressement comporte, en outre, un dissipateur thermique agencé pour refroidir les modules de redressement.
Selon une réalisation, le boîtier comporte des pistes électriquement conductrices agencées pour relier électriquement les plots de connexion aux modules de redressement associés. Notamment, les pistes sont reliées électriquement aux corps des plots de connexion associés.
Selon une réalisation, les plots de connexion sont intégrés au boîtier.
Selon une réalisation, l'élément de fixation est agencé pour assurer un contact électrique entre le plot de connexion et la base de l'élément de connexion amovible.
Selon une réalisation, le plot de connexion comporte un corps formé d'un matériau électriquement conducteur.
Selon une réalisation, la base et la portion terminale de l'élément de connexion amovible sont formés d'un matériau électriquement conducteur.
Selon une réalisation, l'élément de fixation est réalisé dans un matériau électriquement conducteur.
Selon une réalisation, l'empilement constitué par la base de l'élément de connexion amovible, le plot de connexion et l'élément de fixation est dépourvu de matière plastique. On évite ainsi l'apparition de ces phénomènes de fluage et de choc thermique, qui pourrait entraîner une perte de serrage et à sa suite une augmentation la résistance de contact entre l'élément de connexion et le plot de connexion.
Un deuxième aspect de l'invention concerne une machine électrique tournante comportant un dispositif de redressement de courant selon le premier aspect de l'invention et une pluralité de phases, chaque phase étant connectée électriquement à l'une des portions terminales du dispositif de redressement. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent, parmi lesquelles :
- la figure 1 est une vue partielle en perspective d'une machine électrique tournante de l'art antérieur ;
- la figure 2 est une vue en perspective d'un exemple d'une machine électrique tournante équipé d'un dispositif de redressement de courant selon l'invention ;
- la figure 3 est une vue en perspective d'un boîtier du dispositif de redressement de la figure 2 ;
- la figure 4A est une vue partielle en perspective d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de redressement de courant selon l'invention ;
- la figure 4B est une vue éclatée d'un dispositif de connexion du dispositif de redressement de la figure 4A ;
- la figure 5A est une vue partielle en perspective d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de redressement de courant selon l'invention ;
- la figure 5B est une vue éclatée d'un dispositif de connexion du dispositif de redressement de la figure 5A ;
- la figure 6 est une vue éclatée d'une variante du dispositif de redressement de la figure 5A.
Les figures ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention.
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur toutes les figures.
DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION
Un véhicule automobile à moteur thermique est équipé d'une machine électrique tournante, telle qu'un alternateur ou un alterno-démarreur, configurée pour transformer l'énergie mécanique provenant du moteur thermique du véhicule automobile en énergie électrique dans le but notamment de recharger la batterie du véhicule et d'alimenter électriquement le réseau de bord du véhicule en mode générateur. Dans un mode moteur, la machine électrique tournante est configurée pour transformer l'énergie électrique en énergie mécanique notamment pour démarrer le moteur thermique.
La machine tournante comporte un rotor entouré par un stator, tous deux montés sur un arbre d'entraînement s'étendant selon un axe longitudinal. Le moteur thermique comporte un vilebrequin qui est animé d'un mouvement de rotation lorsque le moteur thermique est en fonctionnement. Le moteur thermique est relié mécaniquement à la machine tournante par un dispositif de transmission du mouvement de rotation du vilebrequin.
Le dispositif de transmission comprend par exemple une première poulie montée solidaire en rotation sur une extrémité avant de l'arbre d'entraînement de la machine tournante, une deuxième poulie montée solidaire en rotation sur le vilebrequin et une courroie reliant entre elles les deux poulies.
Dans l'ensemble de la description et dans les revendications, les termes « avant », « arrière », « devant » et « derrière » sont utilisés pour caractériser des positions relatives dans le référentiel de la machine tournante, l'avant correspondant à l'extrémité de l'arbre d'entraînement munie de la poulie.
Le rotor est monté solidaire en rotation sur l'arbre d'entraînement. Par exemple, le rotor comporte un bobinage d'excitation qui est alimenté par un courant électrique d'excitation lorsque l'arbre d'entraînement est en rotation.
Le stator est porté par un carter comprenant un palier avant et un palier arrière traversés par l'arbre d'entraînement. Le carter est monté à rotation sur l'arbre d'entraînement, par exemple au moyen de roulements à billes équipant les paliers. Le stator comporte un bobinage d'induit comprenant plusieurs phases, chaque phase comprenant une sortie.
Sous l'effet de la rotation du rotor, un champ magnétique se crée et un courant électrique alternatif est généré dans le bobinage d'induit du stator. La machine tournante comporte en outre un dispositif de redressement du courant alternatif en un courant continu approprié pour recharger la batterie et alimenter le réseau de bord du véhicule automobile.
Un exemple d'une machine électrique tournante selon l'invention est illustré à la figure 2. La machine tournante est représentée dans une position verticale. Autrement dit, l'axe longitudinal selon lequel s'étend l'arbre d'entraînement, qui correspond à l'axe longitudinal de la machine, est disposé verticalement.
Dans la suite de la description, afin de faciliter sa compréhension ainsi que celle des revendications, les termes « sur », « sous », « dessus », « dessous », « supérieure », « inférieure », « haut » et « bas » s'entendent en considérant la machine tournante en position verticale conformément à la figure 2, le palier arrière 12 étant orienté vers le haut.
La figure 2 montre le carter 1 s'étendant entre le palier avant 1 1 et le palier arrière 12 de la machine tournante. Le dispositif de redressement 3 est par exemple porté par le palier arrière 12 mais pourrait également être porté par le palier avant 1 1 . La figure 2 montre également le stator 2 disposé à l'intérieur du carter 1 .
Le dispositif de redressement 3 comporte un boîtier 4 et un élément de dissipation thermique 5 disposé sur le boîtier 4. Le dispositif de redressement 3 comporte également des dispositifs de connexion 6, chacun étant relié électriquement à une sortie de phases 21 du stator 2. La machine tournante de la figure 2 comporte par exemple six phases. Le dispositif de redressement 3 de la figure 2 correspond à une variante d'un deuxième mode de réalisation de l'invention qui sera décrite plus en détail par la suite, en référence à la figure 6.
Chaque dispositif de connexion 6 comporte un plot de connexion 41 appartenant de préférence au boîtier 4, un élément de connexion amovible 61 , des moyens de positionnement de l'élément de connexion sur le plot de connexion 41 , et un élément de fixation 62 de l'élément de connexion 61 sur le plot de connexion 41 .
La figure 3 montre plus en détail le boîtier 4 de la figure 2. Le boîtier 4 a la forme générale d'un disque s'étendant selon un plan de référence PR sensiblement orthogonal à l'axe longitudinal de la machine tournante. Le boîtier 4 comporte plusieurs emplacements 43 de forme rectangulaire configurés pour recevoir des modules de redressement de courant (non représentés) et/ou un module de commande-régulation. Les modules de redressement sont par exemple soudés dans les emplacements 43.
L'élément de dissipation thermique 5 permet de refroidir les modules de redressement. Pour ce faire, l'élément de dissipation thermique 5 comporte de préférence des surfaces disposées en contact avec les surfaces supérieures des modules de redressement.
Les modules de redressement sont reliés électriquement aux plots de connexion 41 , par exemple au moyen de pistes métalliques 44 intégrées au boîtier 4. De préférence, les plots de connexion 41 font partie du boîtier 4, c'est-à-dire que chaque plot de connexion est issue de matière avec le boîtier. Les plots de connexion 41 comprennent chacun un corps 41 1 en un matériau électriquement conducteur, tel qu'un matériau métallique, par exemple du cuivre. Le corps 41 1 est surmoulé dans le boîtier 4 qui est réalisé en une matière électriquement isolante, telle qu'une matière plastique. Dans une variante de réalisation, le corps 41 1 pourrait être disposé sur le boîtier par tout autre moyen tel que par collage ou être emmanché serré. Les plots de connexion 41 sont avantageusement disposés en périphérie du boîtier 4. Chaque plot de connexion 41 comporte également un trou 412 aménagé dans le corps 41 1 et configuré pour recevoir l'élément de fixation 62.
De préférence, les éléments de fixation 62 sont réversibles. Il peut s'agir de vis, comme dans les modes de réalisations décrits par la suite, ou de boulons. Dans le cas de vis, le trou 412 est taraudé. Dans d'autres modes de réalisation, les éléments de fixations 62 ne sont pas réversibles mais peuvent toutefois être retirés. C'est le cas par exemple de rivets.
Un premier mode de réalisation du dispositif de redressement 3 selon l'invention est illustré à la figure 4A, lorsque le dispositif de connexion 6 est
assemblé, et à la figure 4B qui montre le dispositif de connexion 6 en vue éclaté. L'élément de connexion 61 est réalisé en un matériau électriquement conducteur, tel qu'un matériau métallique. L'élément de connexion 61 est de préférence en cuivre recouvert d'une couche de nickel ou d'étain. Ainsi l'élément de connexion 61 est protégé par rapport à l'environnement, en particulier contre la corrosion.
L'élément de connexion 61 comporte une base 61 1 dans laquelle un trou traversant 612 est aménagé pour le passage de l'élément de fixation 62, en l'occurrence une vis. La vis 62 permet d'établir une connexion électrique entre la base 61 1 de l'élément de connexion 61 et le corps 41 1 du plot de connexion 41 correspondant. La vis est de préférence en métal, par exemple en acier.
Une matière plastique est sujette au fluage, c'est-à-dire qu'elle a tendance à se déformer lorsqu'elle est soumise à une contrainte, telle qu'une contrainte de serrage, pendant une durée suffisante, et ce même si cette contrainte est inférieure à la limite d'élasticité de la matière plastique considérée. Une matière plastique est également sensible aux chocs thermiques, c'est-à-dire qu'elle peut se ramollir sous l'effet d'une élévation de température, par exemple liée au passage d'un courant fort. Pour ces raisons, l'empilement constitué par la base 61 1 de l'élément de connexion 61 , le corps 41 1 du plot de connexion 41 et la vis 62 est de préférence dépourvu de matière plastique. On évite ainsi l'apparition de ces phénomènes de fluage et de choc thermique, qui pourrait entraîner une perte de serrage et à sa suite une augmentation la résistance de contact entre la base 61 1 et le corps 41 1 .
L'élément de connexion 61 comporte également une portion terminale 613, par exemple en forme de crochet. Chaque sortie de phases 21 du stator 2 est connectée électriquement à l'une des portions terminales 613, comme illustré sur la figure 2. Le crochet formé par la potion terminale 613 est par exemple pincé autour de la sortie de phase 21 qui peut ensuite être soudée à la portion terminale 613. Avantageusement, les portions terminales 613 des éléments de connexion 61 sont disposées radialement extérieurement par rapport au boîtier 4 de manière à faciliter leur connexion avec les sorties de phases 21 .
Dans ce premier mode de réalisation, la base 61 1 a la forme d'une rondelle prolongée par deux évidements 71 en forme de demi-cercle disposés de part et d'autre du trou traversant 612. Les évidements coopèrent chacun avec une saillie 72 complémentaire pour former les moyens de positionnement de l'élément de connexion 61 sur le plot de connexion 41 . Les saillies 72 ont une forme générale
cylindrique et s'étendent sensiblement orthogonalement au plan de référence PR du boîtier 4.
Les figures 5A et 5B montrent un deuxième mode de réalisation dans lequel un support 64 recouvre la base (non visible) de l'élément de connexion 61 . Le support 64 est de préférence réalisé en un matériau électriquement isolant, telle qu'une matière plastique, par exemple du polysulfure de phénylène (PPS) qui supporte une température d'utilisation élevée (supérieure à 140°C). La support peut par exemple être un surmoulage. Un avantage à l'utilisation d'un support, aussi bien pour entourer la base des éléments de connexion 61 que pour former les plots de connexion 41 , est qu'il est possible d'obtenir diverses formes selon les besoins. De plus, les évidements 71 et les saillies 72 peuvent ainsi facilement être formés indifféremment sur le support 64 enveloppant la base des éléments de connexion 61 ou sur les plots de connexion 41 .
Dans le mode de réalisation illustré aux figures 5A et 5B, les deux saillies 72 appartiennent au support 64 entourant la base de l'élément de connexion 61 et les deux évidements 71 appartiennent au boîtier 4. Les évidements 71 et les saillies 72 sont disposés de manière sensiblement diamétralement opposée par rapport respectivement au plot de connexion 41 et au trou 612 aménagé dans la base de l'élément de connexion 61 . De manière similaire au première mode de réalisation, les évidements 71 ont ici une forme semi-circulaire et les saillies 72 ont une forme cylindrique.
La vis 62 comporte une tête 625. Le support 64 peut former une cavité 645 dans laquelle est disposée la tête 625 de la vis 62. De préférence, la cavité 645 présente une profondeur supérieure ou égale à la hauteur de la tête 625 de la vis 62, ce qui permet de protéger la vis 62 des agressions extérieures.
Lorsqu'un courant électrique traverse deux matériaux en contact qui ont une nature physique différente, le matériau qui est le plus faible d'un point de vue résistance à la corrosion se corrode plus rapidement. On parle alors de corrosion galvanique. Dans le cas de la vis 62 (en acier) au contact de l'élément de connexion 61 (en cuivre), ou du corps 41 1 du plot de connexion 41 (également en cuivre), c'est la vis qui se corrode plus rapidement. Pour éviter cela, la tête 625 de la vis 62 est avantageusement enrobée par un matériau polymère remplissant la cavité 645. Ce matériau polymère est, par exemple, un gel silicone ou une résine époxy. Cette technique est appelée « potting » dans la terminologie anglo-saxonne.
Selon une variante du deuxième mode de réalisation illustrée à la figure 6, le support 64 englobe les bases de plusieurs éléments de connexion 61 . Dans l'exemple représenté ici, le stator comporte un bobinage électrique double triphasé. Le nombre de phases que comporte une telle machine électrique tournante est alors de deux systèmes de trois phases. Les éléments de connexion 61 sont de préférence rassemblés par groupe de trois dans un même support 64. Il est ainsi possible de poser plusieurs éléments de connexion 61 en même temps, ce qui représente un gain de temps lors de l'assemblage du dispositif de redressement 3. Dans une variante de réalisation, la machine électrique tournante pourrait comporter un seul support 64 regroupant toutes les bases des éléments de connexion 61 .
Dans cette variante, les moyens de positionnement peuvent ne comporter que deux couples évidement-saillie, ce qui est suffisant pour placer le groupe d'élément de connexion 61 . Le support 64 présente ainsi une forme plus simple à réaliser. Par exemple, le support 64 comporte une saillie 72 disposée à chacune de ses extrémités. Les évidements 71 sont disposés de manière appropriée pour coopérer avec ces saillies 72. Les évidements 71 ont ici une forme circulaire.
Dans les modes de réalisation décrits précédemment, une extrémité des saillies 72, en l'occurrence l'extrémité s'emboîtant dans l'évidement 71 , est avantageusement munie d'un chanfrein. Ainsi, la saillie 72 pénètre plus facilement dans l'évidement 71 , ce qui facilite la mise en place de l'élément de connexion 61 sur le plot de connexion 4.
Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits en référence aux figures et des variantes pourraient être envisagées sans sortir du cadre de l'invention. Les évidements et les saillies peuvent notamment prendre d'autres formes complémentaires, avec une section qui n'est pas circulaire mais par exemple rectangulaire.
Claims
1 . Dispositif de redressement (3) de courant pour une machine électrique tournante polyphasée notamment d'un véhicule automobile, le dispositif de redressement comportant une pluralité de dispositifs de connexion (6), chaque dispositif de connexion comportant :
- un plot de connexion (41 ) ;
- un élément de fixation (62) ;
- un élément de connexion amovible (61 ) comprenant une base (61 1 ) et une portion terminale (613), la base comportant un trou (612) traversé par l'élément de fixation pour assembler l'élément de connexion et le plot de connexion, la portion terminale étant destinée à être connectée électriquement à l'une des phases (21 ) de la machine électrique tournante ;
le dispositif de redressement étant caractérisé en ce que chaque dispositif de connexion comporte des moyens de positionnement de l'élément de connexion par rapport au plot de connexion.
2. Dispositif (3) selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier (4) de forme générale circulaire, la portion terminale (613) de l'élément de connexion (61 ) étant disposée radialement extérieurement relativement au boîtier.
3. Dispositif (3) selon la revendication 2 caractérisé en ce que le boîtier (4) s'étend selon un plan de référence (PR), le plot de connexion (41 ) et l'élément de connexion (61 ) étant assemblés selon un axe sensiblement orthogonal au plan de référence.
4. Dispositif (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les moyens de positionnement comportent au moins deux saillies (72) coopérant avec au moins deux évidements (71 ) complémentaires.
5. Dispositif (3) selon la revendication 4 caractérisé en ce que lesdites au moins deux saillies (72) sont disposées de manière sensiblement diamétralement opposée de part et d'autre du plot de connexion (41 ), et en ce que lesdits au moins deux évidements (71 ) sont disposés de manière sensiblement diamétralement opposée de part et d'autre du trou (612) de la base (61 1 ) de l'élément de connexion (61 ).
6. Dispositif (3) selon la revendication 4 caractérisé en ce que lesdites au moins deux saillies (72) sont disposées de manière sensiblement diamétralement opposée de part et d'autre du trou (612) de la base (61 1 ) de l'élément de connexion (61 ), et en ce que lesdits au moins deux évidements (71 ) sont disposés de manière sensiblement diamétralement opposée de part et d'autre du plot de connexion (41 ).
7. Dispositif (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la base (61 1 ) de l'élément de connexion (61 ) est entourée par un support (64) en un matériau électriquement isolant et en ce que les moyens de positionnement se trouvant sur la base de l'élément de connexion sont issus du support.
8. Dispositif (3) selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'élément de fixation (62) comporte une tête (625) disposée dans une cavité (645) formée par le support (64), la cavité présentant une profondeur au moins égale à la hauteur de la tête de l'élément de fixation.
9. Dispositif (3) selon la revendication 8 caractérisé en ce que la cavité (645) est remplie par un matériau polymère de manière à recouvrir la tête (625) de l'élément de fixation (62).
10. Dispositif (3) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 caractérisé en ce qu'il comporte au moins un groupe de plusieurs éléments de connexion (61 ) réunis par le même support (64).
1 1 . Dispositif (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que lesdites au moins deux saillies (72) ont une forme cylindrique, lesdites au moins deux saillies comportant chacune une extrémité chanfreiné de manière à faciliter leur insertion dans les évidements (71 ).
12. Machine électrique tournante caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de redressement (3) de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 et une pluralité de phases (21 ), chaque phase étant connectée électriquement à l'une des portions terminales (613) du dispositif de redressement.
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