Brevet FR2494517A1 — publié le 19820521

i 2494517 ALTERNATEUR POUR VEHICULE AUTOMOBILE COMPORTANT UN INDUCTEUR ROTATIF PORTE PAR UN ARBRE CREUX La présente invention concerne un alternateur destiné notamment à l'alimentation électrique d'un véhicule automobile, ledit alternateur comportant un induit fixe équi- pé d'un bobinage et un inducteur rotatif notamment à aimants permanents, porté par un arbre entraîné en rotation par le moteur associé à l'alternateur. Des alternateurs de faible puissance du type sus- mentionné sont bien connus: dénommés magnétos, ils sont cou- ramment utilisés sur des vélomoteurs ou des motocyclettes de petite cylindrée, pour assurer leur alimentation électrique. Cependant, les récents progrès qui ont été accomplis dans la technologie des aimants permanents, des roulements et des traitements de surface ainsi que dans l'électronique de puis- sence rendent intéressant l'emploi de ces alternateurs sur des véhicules automobiles. En effet, par rapport aux alternateurs classiques de véhicule automobile, les alternateurs o l'induc- tion est produite par un champ magnétique créé par des aimants permanents ont pour avantage de ne pas comporter de bague col- lectrice et de balais et de bénéficier, par suite, d'un encom- brement axial réduit. Un alternateur à aimants permanents, comme d'ailleurs un alternateur classique, est associé à des équipements annexes, en particulier à un équipement électro- nique de puissance, permettant de redresser et de réguler le courant alternatif généré dans l'induit et dont la sortie est branchée sur la batterie du véhicule et sur l'ensemble des charges consommatrices du véhicule automobile. En raison de la quantité de chaleur dégagée en cours de fonctionnement, un tel équipement électronique requiert une ventilation forcée. Comme autre équipement annexe d'un alternateur à aimants perma- nents, on peut citer celui qui fait l'objet de la demande de brevet français déposée le 19 Juin 1980 sous le n' 80.13645. Dans cette demande, le rotor de l'alternateur est entraîné par l'intermédiaire d'une transmission à deux rapports de vitesse dont l'embrayage est commandé en fonction de la charge de l'alternateur ou de la vitesse de rotation du moteur ther- mique d'entrainement. La présente invention vise à améliorer la compa- cité d'un alternateur à aimants permanents avec ses équipements l 2 2494517 annexes. Selon l'invention, l'arbre qui porte l'inducteur ro- tatif est un arbre creux définissant un logement pour des équi- pements associés à l'alternateur. C'est ainsi que dans l'arbre creux, on peut avantageusement disposer l'embrayage de la transmission à deux rapports ci-dessus indiqué. On peut égale- ment loger à l'intérieur de cet arbre creux, l'équipement élec- tronique de l'alternateur. On peut encore faire venir l'arbre creux de forme avec une partie au moins du stator ou du rotor. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, l'arbre creux considéré est ouvert à ses deux extrémités et reçoit un ventilateur à son extrémité qui est disposée du c8té de la pou- lie d'entraînement, l'équipement électronique étant placé du c8té de l'autre extrémité de l'arbre creux. Dans ce cas, l'ar- bre creux sert simultanément de logement au ventilateur et de gaine de ventilation permettant de diriger le flux d'air aspiré à travers l'équipement électronique à refroidir en direction du ventilateur associé. Il en résulte une ventilation efficace de l'électronique de puissance et un encombrement axial réduit pour l'ensemble formé par l'alternateur et son équipement élec- tronique. La présente invention a donc pour objet un alternateur destiné notamment à l'alimentation électrique d'un véhicule au- tomobile, comportant un induit fixe équipé d'un bobinage et un inducteur rotatif porté par un arbre entraîné en rotation par le moteur associé, caractérisé par le fait que l'arbre précité est un arbre creux définissant un logement pour au moins un équipement associé audit alternateur. L'arbre creux est, de préférence, venu de matière avec une culasse ayant la forme d'un anneau à section en U, l'aile périphérique intérieure de la culasse annulaire précitée cons- tituant l'arbre creux. Dans une première variante de réalisation, l'arbre creux de l'alternateur qui porte l'inducteur rotatif, reçoit l'embrayage de la transmission à au moins deux rapports de vi- tesse, par l'intermédiaire de laquelle le moteur à combustion interne associé entraSne l'alternateur. Dans une seconde variante de réalisation, l'arbre creux est ouvert à ses deux extrémités et reçoit un ventilateur agis- sant sur l'équipement électronique prévu pour la régulation et le redressement du courant de sortie de l'alternateur. Le ven- 3 2494517 tilateur considéré est, de préférence, placé à celles des ex- trémités de l'arbre creux par o s'effectue l'entraînement de l'alternateur, et l'équipement électronique susmentionné est placé soit à l'extérieur de l'arbre creux, en vis-à-vis de l'extrémîité- opposée au ventilateur, soit partiellement à l'in- térieur de l'arbre creux du c8té de l'extrémité considérée. Selon une autre caractéristique avantageuse, le ventilateur d'aspiration agissant sur l'équipement électronique constitue un ensemble monobloc avec la poulie d'entraînement de l'alter- nateur, cet ensemble étant solidarisé avec l'arbre creux. Selon une réalisation avantageuse de l'alternateur se- lon l'invention, l'induit fixe est disposé à l'intérieur de l'inducteur rotatif. L'inducteur rotatif est, de préférence à aimants permanents. Dans ce cas, les aimants permanents sont disposés sur l'aile périphérique extérieure de la culasse an- nulaire à section en U formée par l'arbre creux, et à l'inté- rieur de ladite culasse. Des ailettes de ventilation et des ouvertures radiales sont avantageusement réalisées par découpage et pliage de la paroi constitutive de l'aile périphérique extérieure de la cu- lasse annulaire à section en U; les ailettes de ventilation et les ouvertures précitées sont ménagées dans la zone de rac- cordement de l'aile périphérique extérieure avec l'âme de la culasse annulaire à section en U; elles sont destinées à en- gendmrun flux d'air axial pénétrant par l'ouverture périphé- rique définie par la culasse annulaire à section en U et l'in- duit fixe; ce flux d'air en circulant à travers le bobinage de l'induit fixe assure le refroidissement de celui-ci et vient s'échapper par les ouvertures radiales ménagées entre les ailettes de ventilation. Pour mieux faire comprendre l'objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre d'exemple pure- ment illustratif et non limitatif, un mode de réalisation re- présenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin: - la fig. 1 est une coupe axiale d'un alternateur selon l'invention, cette coupe étant faite selon I-I de la figure 2, et - la fig. 2 est une coupe décrochée selon II-II de la figure 1. En se référant au dessin, on voit que l'on a désigné par 1 dans son ensemble, un alternateur pour véhi- cule automobile, dans lequel l'induit fixe est disposé à l'intérieur de l'inducteur rotatif ou rotor. L'induit fixe comporte une bague 2 autour de la- quelle est disposé un bobinage triphasé 3. La bague 2 comporI- te extérieurement trois pattes 4 permettant l'accrochage de l'alternateur 1 sur un support. A l'intérieur de la bague 2 de l'induit fixe est monté à pivotement, avec interposition d'un organe de roulement 5, l'arbre creux 6 du rotor. L'arbre creux 6 est venu de natière avec une culasse 7. Cette dernière a la forme d'un anneau à section en U dont l'aile périphéri- que intérieure constitue l'arbre creux6.Douzeaimants perma- nents 9 disposés à 300 les uns des autres sont fixés par col- lage sur l'aile périphérique extérieure 8 de la culasse 7. L'entratnement du rotor est assuré au moyen d'une poulie 11 assujettie à la culasse 7. L'âme circulaire 10 de la culasse annulaire 7 à section en U est tournée du côté de la poulie d'entraînement Il; la culasse 7 est donc fermée du côté par o s'effectue l'entraînement du rotor. Des ailettes de ventilation 12 sont obtenues par découpage et pliage de la paroi de l'aile périphérique exté- rieure 8 dans sa zone de raccordement avec l'âme circulaire de la culasse 7; entre deux ailettes de ventilation 12 successives est ménagée, sur l'aile périphérique extérieure 8, une ouverture radiale 13 résultant du découpage d'une ailette 12. En fonctionnement, les ailettes 12 qui tournent avec la culasse 7 de rotor forment un ventilateur d'aspiration permet- tant d'engendrer à l'intérieur de la culasse 7 un flux d'air axial pénétrant à l'intérieur de l'ouverture périphérique délimitée par la bague 2 de l'induit fixe et l'aile périphé- rique extérieure 8 de la culasse 7 et s'échappant par les ouvertures radiales 13. Ce flux d'air est destiné au refroi- dissement du bobinage de l'induit fixe. A l'intérieur de la bague 2 de l'induit fixe et à proximité de l'extrémité 6a de l'arbre creux 6, qui est opposée à la poulie d'entratnement 11, est placé un équi- pement électronique 14 permettant le redressement et la régula- tion du courant de sortie de l'alternateur. Un tel équipement, de type connu, est placé en vis-à-vis de l'extrémité 6a de l'arbre creux 6 qu'il n'obture que partiellement en raison de la présence d'ouvertures 25 (fig. 2). Sur la partie centrale de la poulie d'entraînement 11, qui est embottée à l'intérieur de l'arbre creux 6, est ménagé un ventilateur d'aspiration 15 équipé d'une pluralité d'ailettes radiales disposées à la périphérie d'une plaque circulaire 16. Le ventilateur d'aspi- ration 15 est venu de matière avec la poulie d'entraînement 11. Le ventilateur 15 en tournant créé un flux d'air axial pénétrant à l'intérieur de la bague 2 de l'induit fixe par son ouverture opposée à l'ensemble formé par le ventila- teur 15 et la poulie 11; ce flux d'air axial traverse le dispositif électronique 14, l'arbre creux 6 et vient s'échap- per par les ouvertures ménagées entre les ailettes du venti- lateur 15. Une grille de protection 17 obture l'ouverture de la bague 2 qui est opposée à l'ensemble formé par le ven- tilateur 15 et la poulie d'entraînement 11. L'alternateur qui vient d'être décrit est équipé d'une double ventilation axiale, l'une pour le refroidisse- ment du bobinage 3 de l'induit fixe, l'autre, pour le refroi- dissement de l'équipement électronique 14 associé à l'alter- nateur. La ventilation du bobinage 3 est réalisée au moyen des ailettes 12 qui sont venues de matière avec la paroi de la culasse 7 de rotor, alors que la ventilation de l'équi- pement électronique 14 est assurée par le ventilateur 15 réalisé d'une seule pièce avec la poulie d'entraînement 11. Dans cet exemple de réalisation, l'arbre creux 6 sert de logement au ventilateur 15 ainsi que de gaine de ventilation dirigeant le flux d'air aspire qui traverse l'équipement électronique 14 en direction du ventilateur 15. Il est clair 6 2494517 que tout ou partie des composants de l'équipement électronique 14 peut être logé à l'intérieur de l'arbre creux 6 du rotor. Cet équipement permet à la fois une réduction de l'encombre- ment axial de l'alternateur let un refroidissement efficace de l'équipement électronique 14 associé. Il est bien entendu que le mode de réalisation ci- dessus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention. 7 2494517 REVENDICATIONS 1 - Alternateur destiné notamment à l'alimentation électrique d'un véhicule automobile, ledit alternateur compor- tant un induit fixe équipé d'un bobinage et un inducteur rota- tif porté par un arbre entraîné en rotation par le moteur as- socié, caractérisé par le fait que l'arbre (6) précité est un arbre creux définissant un logement pour au moins un équipe- ment associé audit alternateur. 2 - Alternateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'arbre creux (6) est venu de matière avec une culasse (7) ayant la forme d'un anneau à section en U, l'aile périphérique intérieure de la culasse annulaire (7) précitée constituant l'arbre creux (6). 3 - Alternateur selon les revendications 1 ou 2, ca- ractérisé par le fait que l'arbre creux (6) est ouvert à ses deux extrémités et reçoit un ventilateur (15) agissant sur un équipement électronique (14) prévu pour la régulation et le redressement du courant de sortie de l'alternateur. 4 - Alternateur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le ventilateur (15) est placé à celle des ex- trémités de l'arbre creux (6) par o s'effectue l'entraînement de l'alternateur et que l'équipement électronique (14) est pla- cé soit à l'extérieur de l'arbre creux (6), en vis-à-vis de l'extrémité (6a) opposée au ventilateur (15), soit partielle- ment à l'intérieur de l'arbre creux (6), du c8té de l'extrémi- té (6a) considérée. - Alternateur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le ventilateur (15) constitue un ensemble mo- nobloc avec la poulie d'entraînement (11) de l'alternateur, cet ensemble étant solidarisé avec l'arbre creux (6). 6 - Alternateur selon les revendications 1 ou 2, ca- ractérisé par le fait que l'arbre creux (6) qui porte l'induc- teur rotatif reçoit l'embrayage de la transmission à au moins deux rapports de vitesse, par l'intermédiaire de laquelle le moteur à combustion interne associé entraîne l'alternateur. 7 - Alternateur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'induit fixe est disposé à l'in- térieur de l'inducteur rotatif. 8 - Alternateur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'inducteur est à aimants permanents, lesdits aimants permanents étant disposes sur l'aile périphérique ex- térieure (8) de la culasse annulaire (7) et à l'intérieur de ladite culasse (7). 9 - Alternateur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'âme circulaire (10) de la culasse annulaire (7) à section en U est tournée du côté de l'entratnement de l'alternateur. - Alternateur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que des ailettes de ventilation (12) et des ouver- tures radiales (13) sont réalisées par découpage et pliage de la paroi constitutive de l'aile périphérique extérieure (8) formée par la culasse annulaire (7) à section en U, les ai- lettes et les ouvertures précitées étant ménagées dans la zone de raccordement de l'aile périphérique extérieure (8) avec l'âme circulaire (10) de ladite culasse (7).