Brevet FR2003278A1 — publié le 19691107

? La présente i&veatioa ©easar-as im alternateur sans balais ni collecteur du type soisportaat m dispQ® sitif redresseur incorporé et au moins un earoulonsat inducteur fixe ainsi qu'un enroulement d'excitation également fias®. 5 Dans des génératrices pour véhicules automobiles munies généralement d'un ©nrouleisânt triphasé$ 1© carter de la génératrice comporte une partie e@j2.tral© tairai sis?© ©outre laquelle s'appliquait de chaque côté» des chapeaux de palier. Entre l'enroulement inducteur et l'enroulement d'excitation, égale-10 ment fixe, il est prévu dans les génératrice® d© typ© ©onnu ua in-ducteur tournant formé en fer doux et servant ®impl©îS3at d'organe de guidage des lignes du flux sagaétiqu© produit par 1® ®curant d'excitation, cet inducteur étant monté sur m arbre central entraîné par l'intermédiaire d'ure poulie à courroie ou similaire et 15 supporté à son extrémité menante qui dépasse du carter ainsi qu'à son autre extrémité dans des roulements à billes logés respectivement dans les chapeaux de palier correspondants. Ce mode de construction connu est,non seulement d'une fateleatioa coûteuse et encombrante,mais il nécessite des puissances d'eseitatioa relative-20 ment grandes car le flux magnétique induit doit traverser à chaque fois quatre entrefers. l'invention a poœ? but de remédier à ces inconvénients en réalisant une forme de construction qui n'occupe qu'un faible encombrement pour une longueur axiale redui-25 te, qui présente une longue durée de service et qui periaat d1 obtenir un rapport poids/puissance favorable par une borne utilisation électrique des parties magnétiquement actives. L'alternateur dç l'invention est caractérisé par un carter en forme de pot, ouvert d8fsa côté et dont 30 le fond sert de chapeau de palier pour l'arbre dsun inducteur tournant servant d1 organe de guidage des lignesôfeflua^ et qui porte sur le côté intérieur et coaxialement à un premier palier monté dans le chapeau un appendice en forme de moyeu qui est agencé de façon à servir de exilasse magnétique pour l'enroulement d'excitation et qui 35 comporte dans sa zone terminale placé© ©a regard d© l'inteeteur un second palier pour l'arbre d'inducteur. On obtient des conditions particulièrement avantageuses ©a o® qui cessera® l@s ©a?®©t@ri@tie-©©ss de fonctionnes®^ gt î >r le £!Sî S"5 - * ' / ;r- V?'r 5 5- G&2S ï?c *'"• (-\vq. BAD OB1GIN ^K8i efeam»i i®@ ^©dr®«B0«rB xaa® t8l© de refroidissement m foiœe â© g®e« te«r émulais'® ©t wer laquelle est fixé, sur la face tournée ^®2?@ la feaga® ea astièr© igol&ate, l'élément redresses®1 ©orraspoMeatc Os ©fetisat «a fficd® fi© pé©,li©ati©a. particulièrement iatéressaaf 10 loapgçu.1 ©a utilîe© Q&&m support pois* le dispositif redresseur plu,» sieurs éléments ea forma s® barreaux qui sont eramsaehés à la plae© des ©oias fi'oMm'atlea û11 encoches dans la cavité ménagé© dans 1® paquet Se tê3.os de stator eatr© 1* snroulement inducteur ©t l'eao®-die 1© recevant et qui eosporteat dans "leurs parties terminales 15 dépassant dm paquet. de tôles d® stator des organes de fixation de la bague ea matièi3© isolant©0 Suivant un mode de réalisation g,vaatag$«3s? 1-ss élésasts ©a forme d® terreaux eosporteat tm aojam métallique les traversant d© part ea part ©t dépassant à ces deus 20 extrémités du paquet d© tôles de stator, ce noyai?- étant re@ou.7ert d'uue couelie d© matière isolante dans sa zone centrale engagée dans une eacochectandis qu'il est relié de façon électriquement conductrice par uao partie terminale au dispositif redresseur et par l'an--te® parti® teraiaal© à 1'enroulement inducteur» 2g La description ci-après g® rappos-t® aux deesia® ci-joiata représentant ua exemple d e réalisation de l5inv©ation9 dessin© d-sas lesquels s - la figure 1 représeate la génératrice par 1® ©ôté frontal comportant 1© dispositif redresseur et 30 opposé au côté menant j » la figure 2 est une coupe longitudinale axiale faite suivant la ligne A-Af } - la figure 3 est um coupe partielle d'un des redresseurs faite suivant la ligne 0-B $ 35 - la figure 4 est une vue. ea éléva tion^ ea partie en coupe, d'une tige à borne"de eonnexioa \ - la figure 5 est uas ooue partielle s fait© suivant la ligne 0-0® de la figure 2, &x paquet de tôle® ÊQ et&trr i 4?J «■ "i," GlWg & C^''~ ' " ' -î'p •? BAD ORIGINAL 69 06123 s 200.3278 suivant la ligne D-B* montrant l'intérieur du dispositif redresseur ; - la figure 7 est un schéma du circuit électrique de la génératrice. 5 La génératrice comporte un carter extérieur 1 en forme de pot formé d'une matière non-magnétique et dont le fond constitue simultanément le chapeau de palier unique de la génératrice. Sur ce chapeau de palier qui contient un roulement à billes 3 est fixée rigidement la exilasse 2 située côté excitation, 10 pourvue à son extrémité tournée vers le chapeau de paliertfune bride cylindrique et munie à son autre extrémité d'une partie conique. Dans un trou ménagé dans la partie conique de la cillasse magnétique 2, il est prévu un roulement à aiguilles 4 qui porte l'arbre d'inducteur 5 en coopération avec le 15 palier principal 3. On a désigné par 6 et 7 des noyaux magnétiques d'inducteur en forme de griffes qui sont reliés rigidement entre eux par un anneau 8 formé d'une matière non-magnétique ; l'un des noyaux d'inducteur 6 est emmanché sur l'arbre d'inducteur 5. Les bords périphériques des griffes de l'autre noyau d'inducteur 7 ont 20 une section droite de forme triangulaire sur laquelle sont prévues des surfaces inclinées 7a servant à canaliser l'air de refroidissement. On £ désigné par 9 "une poulie d ' entraîjiesasnt, par 10 une entretoise, par 11 un écrou de blocage qui sert à fixer la poulie 9, 1'entretoise 10 et la bague intérieure du pâlies principal 3 sur 25 l'arbre d1 induete\ir 5. On a désigné par 12 un enro'&isaent d8excitation enroulé sur -un corps de bobine 13, logé sass eoataet dans le volume intérieur délimité par les deux noyaux mag&é tiques 6 et 7 de l'inducteur et porté par la culasse magnétique 2C La bride de la culasse 2 située du côté du chapeau de palier dépasse de 1* enrou-30 lement d'excitation 12 et de son corps de bobine 13 et elle est fixée rigidement à l'aide de plusieurs vis 14 sur le chapeau de palier du carter 1• Le carter 1 contient un paquet de tôles 15 comprimées les unes contre les autres et associées à un 35 enroulement à courant alternatif 16 se composant de trois phases branchées en étoile, cet enroulement étant placér comme indiqué sur la figure 3, dans les encoches du paquet de tôles désignées par 15a en étant protégés par un revêtement isolant 15b déposé sur les parois des encoches. Les extrémités 16a, 16b et 16c des fils 40 de connexion de l'enroulement alternatif 16 sortent latéralement 69 06123 4 2003278 sur le côté de la poulie d'entraînement 9 et elles sont reliées &. extrémités avant et dégradées de coins spéciaux 17a, 17b, 17£ électriquement conducteurs. Les parties centrales de ces coins spé ciaux 17a, 17b, 17c qui pont engagées dans les encoches 15a du pa~ 5 quet de tôles 15 sont recouvertes, comme le montre la figure 4f d'une isolation électrique 19, par exemple d'un résine époxyde ou d'une matière similaire,tandis que ces coins sont pourvus dans le ; partie de tête, en vue de la fixation du dispositif redresseur 16 de filetag®17a} 17b1, 17c1, des rebords 17a", 17b", 17c" segyar^ 10 de butée pour la fixation du dispositif redresseur étant prévusentre la partie filetée et la partie recouverte de l'isolation électrique. Le dispositif redresseur 18 est agencé sous forme d'un disque circulaire recouvrant approximative-15 ment le côté frontal ouvert Pour la sortie du courant contiBs* sont prévues une tige de connexion servant de borne positive 20 30 une seconde tige de connexion 21 servant de borne négative, la or, tre, il est prévu pour le raccordement de l'enroulement inducteur 12 une borne de connexion 22. Ces bornes sont construites de la même manière que les coins spéciaux conducteurs 17a, 17b et 17c précités et elles sont emmanchées en même temps que les coins »paï 35 leurs parties recouvertes de gaines protectrices isolantes, dans les encoohes 15 a du paquet de tpoles J5. Dans les autres encoche? 15a du paquet de tôles 15, il est prévu des coins 23 d1 obturation d'encoches formés exclusivement d'une matière isolante et assurant;, en coopération avec les coins spéciaux conducteurs 17a, 17b, 17o 40 st les tiges de connexion 20, 21 et 22, le maintien en position de 69 06123 5 2003278 l'enroulement alternatif 16 dans le paquet de tôles <> Le dispositif redressera1 18 ©et fixé rigidement â l'extrémité ouverte du carter I par des éeross 35 vissés sur les parties filetées des coins spéciaux i7a? 17b et 17c 5 ainsi que par des écrous 35 vissés sur des tiges de connexion 20* 21 et 22 ; on obtient ainsi que les coins spéciaux conducteurs 17a, 17b,et 17c soient reliés électriquement aux nervures. d© refroidissement principal 18a et en outre que les tiges de connexion 2*0 soient reliées à l'une des nervures de refroidissement seooaâair© 10 18e et les tiges de connexion 20 à l'autre nervure de refroidisse-ment secondaire 18d. le coin spécial conducteur 17a sert simultané" ment de borne de connexion du dispositif redr®@s©ur 18 du eôtê de l'arrivée du courant alternatif» Alors que l'extrémité 12a d© roulement d'excitation 12 sortant du côté-positif est reliée à la 15 tige de connexion 22, son extrémité 12b sortanfcdu côté-négatif est reliée à la borne de masse 24 fixée sur le chapeau du palier du carter 1. A l'aide de cette borne de masse 24, la tige de connexion 21 est également reliée électriquement au fil 25® Pour le refroidissement de la géné-20 ratrice, il est prévu dans le chapeau de palier du carter 1 vne lumière de ventilation 26 et, dans le dispositif redresseur 18, uns lumière de ventilation 27 t ©•-* arrière de cette lumière est installé un ventilateur centrifuge 28 qui est fixé „sur le côté frontal du noyau magnétique 6 de l'inducteur et qui aspire au travers de la 25 lumière 27 de l'air de refroidissement qui sort par la lumière 26« Pour la lubrification du roulement à billes 3 et du roulement à aiguilles 4, il est prévu une charge commune 29 de graisse qui est introduite par un canal de liaison 30. On a désiré par 31 et 32 les entrefers formés respectivement entre la culasse 2 et les noyaux 30 magnétiques 6 et 7 de l'inducteur, tandis que l'entrefer 33 est prévu entre les noyaux magnétiques 6 et 7 et le paquet de tôles 15# On a désigné sur la figure 2 par 34 une cale métallique qui est engagée entre les collets des tiges de connexion 20, 21 et 22 d'une part et les nervures d'autre part. 35 Elle a pour fonction de réduire la forte pression superficielle s'exerçant, lors du blocage du dispositif redresseur 18?à l'aide des écrous 35 contre les coins spéciaus conducteurs 17% 17b ©t 17c et contre les colleta des tiges de connexion 20? 21 et 22, sur les nervures és re irei-îIsseac-îit fW. et 1S§ du dispositif 40 redressewï 1? BAD ORIGIN 69 06 S 200 le mode fi© foaotioaaeaistit du êi®g©« gitif ilerit- est le siïivaat g Lorsqu'une soudes de eouraatg par exemple wa® batterie montée dans un véhicule aireo&ob 1.3»© P est' 3?eiMç 5 à la borne de eonneadLon 22 et lorsqu5il passe un courant dan® l5©a-roulement â6eseit&tion 12s un flux magnétique est produit et passe dans le eixmtii; suivant f à partir de la culasse magnétique 2» une faible fraction du flux s'éooule dans 1® roulement à aiguilles 4 et dans l1 estes d8 inducteur 5 po'ur arriver dans le aoyau magné tiora® 10 6 d® 1* inducteur^ tandis qas la sajeure partie du flux passe direc-tement dans 1© noyau œagaétique 6 d© 1* inducteur par 1! interïsediâi» re da l'entrefer 31 $ à partir de làP le flux passe par ls intermé--diaire de l'entrefer 33 dans le paquet de tôles 15? il traverse l'enroulement alternatif 16 et retient du paquet de tôles 15„ par 15 1! intermédiaire de X5 entrefer 33} du noyau magnétique 7 ds inducteur et de l'entrefer 32, dans la culasse magnétique 2* Du fait que le roulement â aiguilles 4 logé dans la culasse magnétique 2 a un diamètre inférieur au roulement à 'billes principal 3» on obtient une grande section de 20 passage pour les lignes d® flux magnétique anoutissant à l'arbre d1 inducteur 5 et, du fait qu'on a en outre affaire à un contact linéaire, la grandeur du flux magnétique total s5écoulant entre la culasse 2 et 1s noyau magnétique d5 inducteur* par 1' intermédiaire de l'entrefer 31, du roulement à aiguilles 4 et de l'arbre d5 inducteur 25 5s est plus grand que lorsqu'on utilise un roulement à bill.es à la place du roulement à aiguilles» Bu fait que l'arbre d'inducteur 5 est entraîné ©t fait tourner avec lui les noyaux magnétiques 6 et 7 de l1inducteur, le flux magnétique traversant l'enroulement à 30 courant alternatif 16 est transformé en un flux alternatif et il produit dans 111 ©nrouletasnt 16 une tension triphasée. Cette tension, triphasée est canalisée par les coins spéciaux conducteurs 17a? 17b et 17e du dispositif redresseur 18 et elle est soumise à un double redressement de sor&e qu'on obtient une tension continue entre 35 les tiges de connection 20 et 21. Bu fait du mouvement de rotation da noyau magnétique d'inducteur 6} le ventilateur centrifuge 28 est entraîné en rotation et il fait passer l'air de refroidissement par la i'îiaiere de ventil-aties, 27 3u dispositif redresseur 18 S© ssaièrQ 4C* tvie lr r- C"'i-::Cvj.s le da 11. flèche a en pénèvvffiût à . BAD ORIGINAL 69 06123 7 2003278 térieur de la génératrice puis, le long des noyaux magnétiques 6 et 7 de ll inducteur, sur les surfaces inclinées 7a du noyau magnétique 7etsur les têtes de bobinage de 1'enroulement alternatif 16, l'air sortant finalement par la lumière 26 ménageadans le chapeau 5 de palier 1» De cette manière le dispositif redresseur 18, l'enroulement d'excitation 12 et l'enroulement à courant alternatif 16 sont refroidis efficacement. Du fait que le côté frontal du carter 1 est masqué pratiquement par le dispositif redresseur 18, on 10 peut empêcher d'une manière simple la pénétration d© poussières, de crasses, d'eau et de corps étrangers similaires à l'intérieur de la génératrice. En variante à l'exemple de réalisation décrit plus haut, le dispositif redresseur 18 n'a pas besoin 15 d'être fixé sur le paquet de tôles 15 par les coins spéciaux conducteurs 17a, 17b et 17c et par les tiges de connexion 20, 21 et 22, et il peut être également avantageux dans de nombreux cas de le monter directement sur le chapeau de palier du carter 1• Une autre simplification consiste à réunir le ventilateur centrifuge 28 et 20 la poulie d'entraînement 9 sous forme d'un ensemble monobloc ou bien de bloquer ce ventilateur sur la poulie à l'aide de l'écrou 11. Comme indiqué plus haut, il est prévu selon l'invention à l'intérieur de la culasse magnétique fixée dans le carter un roulement à aiguilles placé du eôté-excita-25 tion et à l'aide duquel l'arbre d'inducteur est ©apporté ea coopération avec le palier prévu dans le chapeau précité f il en résulte que le nombre des chapeaux de palier, classiquement égal à deux, peut être réduit de moitié et, par comparaison au cas où. on utilise à la place du roulement à aiguilles un roulement à billes, il suffit 30 de prévoir un diamètre de trou bien plus faible. Du fait du contact linéaire obtenu dans un roulement à aiguilles, la section de passage de flux magnétique de la culasse peut être augmentée du côté-excitâtion,de sorte que le flux magnétique s'écoulant entre la culasse précitée et le 35 noyau magnétique d'inducteur peut être augmenté, ce qui entraine un accroissement de puissance de la génératrice. En outre, du fait que le dispositif redresseur est pourvu dans son ensemble d'une forme lui permettant de recouvrir pratiquement le côté frontal ouvert du carter de génératrice et du fait qu'il est placé sur ce côté 40 frontal ouvert, le dispositif redresseur peut servir de couvercle 69 06123 e 2003278 ou d'obturation j il a par conséquent pour fonction d'empêcher la pénétration de poussières, de crasses, d'eau et de corps étrangers similaires à l'intérieur de la génératrice. En conséquence, une génératrice 5 ou alternatëur sans balais à dispositif redresseur incorporé selon l'invention présente comme autres avantages que les dimensions axiales peuvent être réduites par rapport à celles des dispositifs classiques, qu'on peut adopter une forme de construction plus réduite et plus simple et également que le poids peut être réduit» 10 La génératrice selon l'invention convient particulièrement bien comme machine d'éclairage d'un véhicule d'automobile où on est fortement limité en ce qui concerne le volume disponible pour le montage de cet appareil. Bien entendu, l'invention n'est 15 pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels oh pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 69 06123 9 2003278 REVEND ICA! IOII 1°) Alternateur sans balais- ni eci-lecteur du type comportant vxi dispositif Redresseur incorporé et au moins un enroulement inducteur fixe ainsi qu'un enroulement 5 d'excitation également fixe, alternateur Caractérisé par ce qu*il comporte un carter en forme de pot, ouvert d'un côté et dont 1© fond est agencé sous forme d'un chapeau d© palier pots? l'arte© deua inducteur tournant servant d'orgeae cl® guidage d® ligass d® fo^ee et comporte sur 1© côté intérieur du earfcer et coasialemsat à tsa 1C premier palier logé dans le chapeau mi app©aâi©@ ea fosne dé mj&g®. qui sert de culasse magnétique pour 1' es^oviGmeat û3 oxcitatioa. et qui contient dans sa zone terminale placée ©a r égara de ls iEâi%s,tems un second palier pour l'arbre d"inducteur, o© qui assure m eaeei&-brement plus réduit. 15 2°) Alternateur conforme à la reven dication 1, caractérisé en ce que le second palier de l'arbre d'inducteur est réalisé sous forme d'un roulement à aiguilles» 3°) Alternateur conforme aux revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif redresseur 20 comporte une bague isolante orientée perpendiculairement à l'ax® de rotation et placée directement sur le côté frontal ouvert du carter. 4°) Alternateur conforma à la revendication 31 caractérisé en ce qu* il est prévu pour chacun des élé-25 ments redresseurs une tôle de refroidissement en for m© de secteur annulaire et dont le côté tourné vers la bagu© isolante porte l'élément redresseur actif correspondant. 5°) Alternateur conforma à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en oe qu'il est prévu pour 30 supporter le dispositif redresseur plusieurs éléments en forme de barreaux qui sont emmanchés à la' place de coins d3obturâtion d'encoches dans la cavité ménagée dans le paquet de tôles du statpr et subsistant entre l'enroulement à courant alternatif et l'encoche le recevant, ces éléments en forme de barres comportent dans 35 leurs parties terminales dépassant du paquet de tôles des moyens de fixation de la bague isolante* 6°) Alternateur eoiaforœa à la revendication 5» caractérisé en ce qu© les élés®ats ©a fox-ae de barreaux comportent trn £©y&u métallique les t^aYc-^gaat do part ©a 40 part et dépassant pu*5 Igis gSîPtiGS *3©a?ai»al@s du psfae-t d© tô=» 69 06123 200327 fo iÔ 3-?s êm ©© sioycx, r--£talliçu$ Ctsat ^sûomsvt dans sa. a@as oesà= feais cagagê® âaas ia&© &*xm Gowshe â© ratière ieolsmt© et étMïfe ea mata1© zclÈê fie £©.§©& éissvsîiigm@ssat ©oK&sstEle© pas? ®3 partie tesssi&aX© e» filer-ossitif ^Efcesseias? ©t pëp l1autre partie 5 terminale à l*®a^e®l©ES-at à eo"u$=aat alternatif. 7®) Alteroateiar euivg&t lsiia® des reveeSioatiosis 1 à 6S ee^op^osït fies aoyeas de ©©caesioa axrse au Eoias vst oix-mvit à ems-mr's eoareiau à alisiostes? par Paltsraateurg, caraetéî-i'sé ©a g® q;es les dit® Esyssis de eoaaeEioa gooft oeastiirué© 10 psa? des iliMQîrëg sa fes=«:a d© "barreaux «gui sont ©saamkés à la plac© d»ua ©ois. d8 oMias'atioa i.8 ©eeoefeâ dans une encore -du paquet d© tôles du statorff ©liafae éléssat ©emportant m aoyau mltalliq'a© 1® traversait d© part ea part ©t dép&esaat par oes deux parti©® tar« kinales du paquet d© "tol@s ûa stator ©a étant recouvert daa® ea 15 sone central© d!uae ooushe d® îsatièse isolante.