Brevet FR2256572A1 — publié le 19750725

On sait que les alternateurs de petite puissance, utilisés, par exemple pour l'alinentation électrique des véhicules automobiles, peuvent être réalisés en disposant le bobinage induit autour des pôles d'un stator et le boinage inducteur dans un rotor constitué ce deux flasques sensiblement identiques, se faisant vis-à-vis et comportant chacun des dents sensiblement parallèles à l'axe du rotor, les dents de l'un des flasques étant imbriquées entre deux dents adjacentes de 11 autre flasque.Dans cette réalisation, le bobinage du rot or est alimenté en courant continu, les dents de l'un des flasques constituant des pâles Sud alors que les dents de l'autre flasque constituent des pôles Nord ; le défilement des pôles Mord et Sud devant les dents du stator par la rota tion du rotor crée dans le bobinage de stator un courant alternatif induit. Dans les alternateurs de ce type, on a constaté qu une partie importante du flux magnéteique créé par le bobinage du rotor passait par des chemins de fuite au lieu de traverser l'entrefer de la machine et d'aller provoquer l;'induetion désirée dans les pôles du stator. Cet inconvénient oblige à saturer inutilement les parties actives de la machine pour obtenir de ladite machine des performances satisfaisantes malgré l'existence des fuites magn tique. La présente invention a pour premier but de dimineuer les fuites magnétiques existant dans les alternateures dont le rotor est constitué ce deux flasques > dents imbriquées par une modifi- cation de la conformation des flasques à dents imbriquées. On a en effet constaté, selon ltinvention, qu'une partie importante des fuites de flux se produisait pirincipalement entre l'extrémité de chaque dent d'un flasque et l'éviodemtn qui existe entre les deux dents adjacentes du flasque opposé, évidement qui, lorsque le rotor est monté, se trouve en vis-à-vis de l'extrémité de dent de l'autre flasque. Selon l'invention, on a donc été amené à augmenter la profondeur den évidements entre les dents des flasques. La pr6sente invention a donc pour objet la produit industriél nouveau que constitue un alternateur de petite puissance, destiné en particulier à l'alimentation électrique des véhicules automobiles, ledit alternateur comportant d'une part un stator autour des pôles duquel est enroulé un bobinage induit,d 'autre pant, un rotor constitué de ddeux @lasques sensiblement identiques placés en vis-@evis chaque flasque étant formé d'une base sensi blement perpendiculaire à l'are du rotor et dents sensiblement parallèles à l'axe dudit rotor, les dents de l'un des flasques étant imbriquées entre les dents de l'autre flasque et comportant éventuellement un chanfrein sur leurs bordures, un noyau étant in- terposé entre les bases des deux flasques su voisinage de l'axe du rotor, les flasques et le noyau étant réalisés en matériau magnétique, et enfin, un bobinage de rotor alimenté en courant continu au moyen de bagues, ledit bobinage étant disposé dans l'espace ménagé enre les bases des deux flasques, le noyeu du rotor et les dents imbriquées des deux flasques, caractérisé par le fait que les évidements prévus entre deux dents successives de chaque flasque du rot or ont une bordure dont la point la plus proche de l'axe du rotor est située à une distance de celui-ci inférieure à 64 d du rayon maximum du flasque mais au moins égale au rayon du noyau du rotor. Dans un mode préféré de réalisation, le noyau du rotor est constitué de deux anneaux eylindriques traverses par l'axe du rot or, chacun de ces deux anneaux étant selidaire de la partie centrale de la base de chaque flasque du rotor, les deux anneaux étant mis bout-à-bout pour fixer l'écartement des deux flasques du rot or ; le rayon extérieur du noyau du rota est compris entre et 64 du rayon maximum des flasques du rotor ; chaque évi demant entre deux dents successives d'un flasque a la forme e d un V, la pointe du V étant arrondie et dirigée vers l'axe du rotor, les bordures des évidements comportant, de préférence, une dépouille qui facilite le dégagement de l'outil lors du matriçage du flas- que ;; la face de chaque flasque du rot or,, qui est opposée à celle où se raccorde le noyau du rot or, comporte des rainures radiales permettant de conduire les fils la de connexion du bobinage de rotor en direction de l'axe du rotor et des bagues d'alimentation, lesdites rainures étant pratiquées dans la paroi de chaque flasque en nombre pair et étant diamétralement opposés deux à deux ; les rainures précitées sont prévues selon les rayons du flasque pas sant par le point de chaque évidement ménagé entre deux dents successives de chaque flasque qui est le plus rapproché de l'axe du rotor ; les évidements sont disposés symétriquement par rapport au rayon du flasque passant par leur point le plus rapporché de l'axe du rotor et ils sont tous identique ; lorsque le point des évidements, qui est le plus rapporché le l'axe du rotor, est situé à une distance de l'axe du rotor supéricure au rayon du noyau, on pratique dans les flasques, à l'extérieur du noyau, des orifices sensiblement parallèles à l'axe du rotor et débouchant dans deux rainures diamétralement opposés, lesdits orifices permettant le passage des fils de connexion du bobinage du rotor On a églaement constaté selon l'invention, qu'il se produisait des fuites de flux importantes par passage du flux entre deux dents successives du rotor appartenant l'une à un flasque et l'autre à l'autre. Selon l'invention, on a donc proposé de diminuer les surfaees en regard de ces deux dents en diminuant ltépais- seur des dents sur leur bordure. La présente invention a donc également pour objet un alternateur du type de celui ci-dessus défini, caractérisé par le fait que l'épaisseur de chaque dent de flasque sur sa bordure, où elle se trouve en vis-à-vis de la bordure correspondante de l'une des-dents de l'autre flasque, est comprise entre 1 et 2 mm et, de préférence, voisine dé 1,5 nin. On sait que, dans les réalisations de type connu, les dents des flasques ont, vues en plan, une forme sensiblement tra pézodale. On a constaté, selon l'invention, que lton pouvait améliorer le passage du flux dans l'entrefer de l'alternateur en diminuant l'angle, que forment les deux cotés non parallèles du trapèze que constitue la dent, cette diminution produisant, pour une largeur constante de la dent à sa base, une augmentation de la largeur de la dent en bout de dent. La présente invention ajonc également pour objet un alternateur du type ci-dessus défini dans lequel les dents de flasque ont, vues en plan1 une forme trapézoNdale, caractérisé par le fait que le demi-angle des deux côtés non parallèles- du trapèze est compris entre y et 150 et, de préférence, voisin de 1100 Selon l'invention, on a également constaté que les caractéristiques d'un alternateur d'encombrement donné, se trouvaient limitées en raison de la nécessité, que l'on a, de disposer le bobinage du roter dans son logement en le maintenant au moyen d'une carcasse servant à retenir mécaniquement le fil bobiné et à isoler électriquement le bobinage par rapport aux flasques et au noyau. Il s'avère, en effet, que les défauts d'isolement des fils de bobinage sont tels que la probabilité d'avoir un court-circuit entre la bobine du rotor et les flasques ou le noyau n'est pas négllge ableg Cette sujétion entratrie un inconvenient sur le plan économique puisque le rotor doit comporter une pièce supplémentaire et un inconvénient sur le plan technique car la carcasse d'isolation réduit le volume utile disponible pour la bobine d'excitation.Selon l'invention, on a pensé à isoler les flasques et le noyau du rot or en déposant sur la surface intérieure des flasques un revêtement isolant, La présente invention a donc également pour objet un alternateur du type ci-dessus défini, caractérisé par le fait que les faces des flasques de rotor, qui sont en vis-à-vis l'une de l'autre, et la surface latérale extérieure du noyau du rotor sont recouvertes dtun revêtement isolant avant la mise ei place du bobinage de rotor. Dans un mode préféré de réalisation, le rev8tement isolant est réalisé par électrophorèse ; le noyau du rotor est constitué par deux anneaux cylindriques dont chacun est solidaire de la base de l'un des flasques du rotor. On sait- que, dans les alternateurs de l'état de la technique, on immobilise les fils du bobinage de rotor après leur mise en place dans leur logement, de façon à éviter tout mouvement de ces fils par rapport aux parois contre lesquelles ils s'appuient. Pour ce faire, de façon connue, on utilise des résines telles que des résines polyesters ou époxy, qui polymérisent in situ. Pour obtenir une bonne immobilisation, la difficulté est, en général, d'assurer une-bonne pénétration de la résine sur la surface latérale du bobinage, ladite résine étant versée à partir de l'exté- rieur du bobinage. Selon l'invention, on a proposé de prévoir des rainures pratiquées dans les faces intérieures des flasques pour faciliter l'écoulement de la résine dtimmobilisation au moment-où on la verse. La présente invention donc enfin pour objet un alternateur du type ci-dessus défini, caractérisé par le fait que les faces des flasques du rotor, qui se font vis-à-vis, comportent des rainures sensiblement radiales. Dans un mode préféré de réalisation1 les rainures prati quées sur la face intérieure des flasques sont disposées selon ltaxe de chaque évidement existant entre deux dents suceessives ; les rainures stétendent jusqu'au noyau ; les rainures se prolongent sur le noyau parallèlement à itaxe du rotor. I1 convient de -remarquer que l'alternateur selon l'in- vent ion a non seulement un renderieft amélioré en raison de la diminution des fuites de flux et de ltauOmentation de l'excitation pour un volume d'appareil constant, mais également une ventilation et un refroididssement améliorés en raison du fait que l'augmentation de la profondeur des évidements existant, entre deux dents successives d'un flasque expese les faces latérales du bobinage de rotor à l'action de la ventilation, ladite ventilation étant. par ailleurs, améliorée par la présence des rainures pratiquées sur la face extérieure des flasques du rotro pour le passage des fils d'alimentation du bobinage de rotr. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en déerire maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalsation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin : - la figure 1 représente, en élévation selon I-I de la figure 2, un flasque de rotro d'un alternateur selon l'invention, ledit flasque étant vu du côté où doit disposer le bobinage de rotor ; - la figure 2 repérésente une coupe axiale du flasque de la figure 1, selon II-II de la figure 1 ; - la figure 7 représente une eeup e axiale selon III-III de la figure 1 ; - la figure @a représente le détail A de la figrue 3 - la figure 4 représente une coupe axiale schématique 'un alternateur comportant un rotor constitué de deux flasques selon les figures 5 à 3. a se référant au desein, on voi' que l'on a désigné par I le carter d'un alternateur selon l'invention et par 2 l'en- vilement de tôles de stator autour des pôles duquel se trouve bobin6 l'enroulement induit 3, dont les fils de sortie ont été désignés par 4a et 4b. L'alternateur représenté schématiquement sur la figure 4 comporte un rotor dont l'arbre 5 est entraîné en rotation par rapport au carter 1, ledit arbre étant supporté à ses deux extrémités par des roulements 6. L'arbre porte deux bagues collectrices 7 et @ sur lesquelles s'appuient respectivement deux balais 9 et 10 reliés à une alinentations en courant continu.Les balais 7 et @ sont reliées électriquement chacune à un fil d'extrémité d'un bobinage de rotor 11 disposé entre deux flasques identiques désignés par 12 dans leur ensemble. Le flasque 12 est représenté en détail sur les figures 1 à 3. Il comporte une base 13 disposée perpendiculairement à l'axe du rotor, ladite base étant solidaire, dans sa zone centrale, d'un anneau cylindrique 14 transpercé selon son axe par un alésage 15 où est disposé ltarbre 5 du rotor ? la périphérie de la base 13 se trouvent six dents 16 sensiblement parallèles à la l'axe de l'alésage 15, les dents 16 ayant, vues en pian, une forme trapé- zoidale. A sa base la plus large, c'est-à-dire dans sa zone de raccordement avec la base 13, chaque dent 16 a une largeur de mm et, à son extrémité, elle a une largeur de 13 mm. L'épaisseur de chaque dent sur sa bordure est d'environ 1,5mm ; l'épaisseur maximum de la dent dans sa zone centrale est d'environ 6 mm au vosinage de son raccordement avec la base 13. Tous les évidements 17 séparant deux dents îG successives, sont identiques et ont la forme d'un V à pointe arrondie, la pointe du V étant dirigée vers l'axe du rotor. Le point de la bordure de l'évidement 17 qui est le plus rapproché de l'axe du rotor se trou- ve à une distance de 25 mm de cet axe. Le diamètre extérieur de l'anneau cylindrique 14 est de 40 mm. Sur la face du flasque 12 où ne se raccorde pas l'anneau cylindrique 14, on a pratiqué six rainures radiales le disposées dans l'axe des évidements 17. Dans deux rainures 18 diamétralement opposées, on a percé des orifices 19 parallèles à l'axe du rotor, ces orifices faisant correspondre la rainure 13 avec la face opposée du flasque 12. Les deux orifices 19 permettent le passage des Sils de connexion du bobinage de rotor 11 à travers- l'un des deux flasques 12, lesdits fils étant conduits en direction de l'axe 5 à l'intérieur des rainures 18 et étant reliés ensuite aux bagues collectrices 7 et 3. il convient de préciser que l'équilibrage du rotor ntest pas perturbé par la présence de ces rainures puisqu'élles sont régulièrement distribuées autour de l'axe du rotor ; par ailleurs, lesdites rainures 13 améliorent la ventilation en créant des turbulences lorsque le rotor constitué des deux flas- ques 12 est entratné en rotation par l'arbre 5. .ur la figure 3a, on a représenté le détail de la réalisation du raccordement entre la face de la base 13 qui porte les rainures 18 et la face extérieure des dents 16, ce raccordement par trois cônes successifs 20, 21, 22. Sur la face dc la base 17 où ne sont pas pratiquées les rainures 18, on a prévu des rainures radiales 27 se prolongeant noyau 14 et se poursuivant sur ledit noyau parallèlement à l'axe du rotor selon des rainures 24. @orsque l'on et en place le bobinage 11 entre les deux flasques 12 et que l'on positionne les deux flasques de façon que les faces dte trémité des anneaux 14 viennent en contact, les dents 16 des deux flasques étant imbriquées, le bobinage ll se trouve enserré entre les deux bases la, les deux anneaux cylindriques 14 et les dents 16 des deux flasques.Pour éviter un quelconque risque de court-circuit dû à une mauvaise isolation des fils du bobinage 11, on applique préalablement sur les faces intérieures des deux flasques qui sont en contact avec le bobinage ll et sur la surface latérale extérieure des anneaux cylindriques 14, un revêtement isolant, ce revêtement étant déposé par électrophorèse. Cette façon de faire permet dté viter l'utilisation d'une carcasse isolante et d'augmenter la place disponible pour le bobinage inducteur 11. On sait d'autre part, qu'il est nécessaire d'immobiliser le bobinage ll par rapport aux flasques : pour ce raire, on coule sur le bobinage, une résine époxy qui peut se répartir sur toute la surface latérale du bobinage ll grâce à la présence des rainures 27 et 24-, la rdsine époxy immobilisant ledit bobinage lorsqu'elle se polymérise. Il est bien entendu.que le mode de réalisation ci-dessus décrit ntest aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'in invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Alternateur de petitie puissanca, destiné en particulier à ltalimentation électrique des véhicules automobiles, ledit alternateur comportant d'une part, un stator autour des piles duquel est enroulé un bobinage induit, d'autre part, un rotor constitué de deux flasques sensiblement identiques placés en vis à-vis, chaque flasque étant formé d'une base sensiblement perpendiculaire à l'axe du rotor et de dents sensiblement parallèles à l'axe dudit rotor, les .dents de l'un des flasques étant imbriquées entre les dents de l'autre flasque et comportant éventuellement un chanfrein sur leurs bordures, un noyau étant interposé entre les bases des deux flasques au voisinage de l'axe du rotor, les flasques et le noyau étant réalisés en matériau magnétique, et enfin, un bobinage de rotor alinenté en courant continu au moyen de bagues, ledit bobinage étant disposé dans l'espace ménagé entre les bases des deux flasques, le noyau du rotor et les dents imbriquées des deux flasques, caractérisé par le fait que les évidements prévus entre deux dents successives de chaque flasque du rotor ont une bordure dont le point le plus proche de l'axe du rotor est situé à une distance de celui-ci inférieure à 64 % du rayon rnaximum du flasque mais au moins égale au rayon du noyau du rotor. 2 - Alternateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le noyau du rotor est constitué de deux anneaux cylindriques traversés par l'axe du rotor, chacun de ces deux anneaux étant solidaires de la partie centrale de la base de chaque flasque du rotor, les deux anneaux étant mis bout à bout pour fixer l'écartement des deux flasques du rotor. 3 - Alternateur selon ltune des revendications l ou-2, caractérisé par le fait que le rayon extérieur du noyau du rotor est compris entre.70 et 6R % du rayon maximum des flasques du rotor. l - Alternateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que chaque évidement entre deux dents successives d'un flasque a la forme d'un V, la pointe du V étant arrondie et dirigée vers l'axe du rotor, les bordures des évidements comportant, de préférence, une dépouille qui facilite le dégagement de l'outil lors du matriçage du flasque. 5 - Alternateur selon une des revendications 1 à 4 > caractérisé par le fait que la face de chaque flasque du rotor, qui est opposée à celle où se raccorde le noyau du rotor, comporte des rainures radiales permettant de conduire les fils de connexion du bobinage de rotor en direction de l'axe du rotor et des bagues d'alimentation, -lesdites rainures étant pratiquées dans la paroi de chaque flasque en nombre pair et étant diamétralement opposées deux à deux. 6 - Alternateur selon la revendication 5 caractérisé par le fait que les rainures pratiquées sur la face extérieure de la base de chaque flasque sont disposées selon les rayons du flasque passant par le point de chaque évidement ménagé entre deux dents successives de chaque flasque qui est le plus rappro ché de l'axe du rotor. 7 - Alternateur selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé par le- fait que les évidements sont tous identiques et disposés symétriquement par rapport au rayon du flasque passant par leur point le plus rapproché de l'axe du rotor. 8 - Alternateur selon l'une des revendications 5 à 7, dans lequel le point des évidements qui est le plus rapproché de l'axe du rotor est situé à une distance de l'axe du rotor supé- rieure au rayon du noyau, caractérisé par le fait que des orifices sensiblement parallèles à l'axe du rotor sont pratiqués à travers la base de cha-que flasque et débouchent dans deux rainures diamé- tralement opposées, lesdits orifices permettant le passage des fils de connexion des bobinages du rotor. 9 - Alternateur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'épaisseur de chaque dent du flasque sur sa bordure, où elle se trouve en vis-à-vis de la bordure cor respondante de l'une des dents de l'autre flasque, est comprise entre I et 2 mm et; de préférence, voisine de 1,5 mm. 10 - Alternateur selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel les dents du flasque ont, tues en plan, une forme trapézordale, caractérisé par le fait que le demi-angle des deux côtés non parallèles du trapèze est compris entre 5 et 15 et, de préférence, voisin de 110. Il - Alternateur selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que les faces des flasques de rotor, qui sont en vis-à-vis l'une de l'autre et la surface latérale exté- du rotor rieure du noyau/sont recouvertes d'un revêtement isolant avant la mise/en place du bobinage de rotor. 12 - nlternateur selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le revêtement isolant est réalisé par électropho- rèse. 13 - Alternateur selon tune des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que les faces des flasques du rotor, qui se font vis-à-vis, comportent des rainures sensiblement radiales. 14 - Alternateur selon la revendication 13, caractérisé par le fait que les rainures pratiquées sur la face intérieure des flasques sont disposées selon l'axe de chaque évidement existant entre deux dents successives. 15 - Alternateur selon la revendication 14, caractérisé par le fait que les rainures pratiquées sur la face intérieure des flasques s'étendent jusqu'au noyau. 16 - Alternateur selon la revendication 15, caractérisé par le fait que les rainures pratiquées sur la face intérieure- des flasques se prolongent sur le noyau parallèlement à l'axe du rotor.