Brevet FR2502860A1 — publié le 19821001

250286d La présente invention concerne un générateur de courant alternatif et a trait notamment à un perfectionnement apporté au moyen de refroidissement d'un générateur de courant alternatif, moyen apte à refroidir de manière efficace un dispositif redresseur et un bobinage du stator dégageant une grande quantité de calories. On va décrire d'abord un générateur de courant alternatif en référen- ce à la figure 1. Sur la figure 1, la référence 1 désigne un ventilateur de refroidisse- ment entraîné par un moteur (non représenté); 2 désigne un support avant placé à proximité du ventilateur ayant la forme d'une cuvette avec une partie cylindrique 2a; 21 désigne un trou de ventilation constituant le troisième trou de ventilation prévu dans la partie extrême, selon le sens axial, du support avant; 300 désigne un support arrière en forme de cuvette disposé en face du support avant, selon le sens axial, et comportant une partie cylindri- que 300a et une partie cylindrique étanche à la poussière 300b; 301 désigne un trou de ventilation constituant le premier trou de ventilation prévu dans la partie extrême, selon le sens axial, du support arrière; 4 désigne un stator maintenu par les supports avant et arrière 2, 300; 4a désigne un noyau de stator formant le stator proprement dit; 5 désigne un rotor disposé à l'intérieur du stator et monté à rotation sur les supports 2, 300; 6 désigne un dispositif redresseur monté sur le support'arrière 300; 6a désigne une plaque, faisant partie du dispositif redresseur 6, permettant d'évacuer la chaleur; 7 désigne un bobinage enroulé sur le stator et imprégné d'un substrat isolant tel qu'un vernis durcissable et 8 désigne un dispositif collecteur du courant alimentant le rotor 5. Dans la structure représentée sur la figure 1, de l'air de refroidis- sement entre, dans le sens indiqué par la flèche a, par suite de la rotation du ventilateur 1 pour refroidir le dispositif redresseur 6, le bobinage du stator 7, le noyau de stator 4a et le rotor 5. On va décrire en référence aux figures 1 et 2, le passage de l'air de refroidissement sur la surface du bobinage 7 du stator et du noyau de stator 4a. Dans le bobinage 7 du stator s'étendant vers le support arrière 300 depuis le niveau du noyau 4a du stator, la référence 7a désigne la surface du bobinage 7 du stator disposée en regard de la surface intérieure du support b 4re . 250286È arrière 300 et 7b désigne la surface du bobinage 7 du stator disposée en face du rotor 5. De même, en ce qui concerne le bobinage du stator 7 s'étendant en direction du support avant 2, la référence 7c désigne la surface du bobinage 7 du stator en face de la surface intérieure du support avant 2 et 7d désigne la surface du bobinage 7 du stator en face du rotor 5. Les références 71, 72 désignent respectivement des espaces d'air réalisés entre le bobinage 7 du stator et le noyau 4a du stator lors de l'enroulement du bobinage sur le noyau 4a. Pour un générateur classique présentant la structure représentée sur la figure 1, l'air de refroidissement, par suite de la rotation du ventilateur 1, est aspiré dans le trou de ventilation 301 du support arrière 300 et tra- verse ce support arrière 300 dans le sens indiqué par la flèche a pour refroi- dir la surface 7b du bobinage 7 du stator située en face du rotor 5 du côté du support arrière, le rotor 5, le noyau 4 du stator et la surface du bobinage 7 du stator située en face du rotor du côté du support avant. Toutefois, la quantité d'air de refroidissement passant sur les surfaces 7a, 7c du bobinage 7 du stator situées en face des surfaces intérieures des supports avant et arrière 2, 300 et traversant les espaces 71 et 72 est extrêmement faible et il subsiste de l'air chaud à ces endroits, ce qui a pour résultat une mauvaise évacuation de la chaleur et l'échauffement du bobinage du stator. Il en résul- te une température élevée entraînant des problèmes relatifs aux caractéristi- ques de la dynamo. Un but de la présente invention est de remédier à cet inconvénient d'un générateur classique et de réaliser un générateur de courant alternatif pour voiture qui assure un refroidissement efficace et suffisant d'un stator qui dégage une grande quantité de calories ainsi que d'un dispositif redres- seur en faisant traverser l'espace entre les surfaces d'un bobinage de stator, un noyau de stator et la plaque d'évacuation de chaleur du dispositif redres- seur par de l'air de refroidissement avec une vitesse périphérique suffisam- ment grande. Pour ce faire, la présente invention a pour objet un générateur de courant alternatif pour voiture comprenant des supports avant et arrière ayant une forme de cuvette comprenant une partie cylindrique et se faisant face dans le sens axial, un dispositif redresseur monté sur l'un ou l'autre des supports, un stator maintenu entre les supports et un rotor disposé à l'intérieur du stator et monté à rotation sur les supports, caractérisé en ce qu'il comprend un premier ventilateur centrifuge monté sur une extrémité du rotor et d'un diamètre inférieur à celui du rotor, un premier trou de ventilation permettant l'admission de l'air de refroidissement, trou percé dans la partie extrême, selon le sens axial, du support situé du coté du ventilateur centrifuge, un second trou de ventilation permettant d'évacuer l'air de refroidissement, trou perçé dans la partie cylindrique du support comportant le premier trou de ventilation, un second ventilateur centrifuge monté sur l'autre extrémité du rotor et d'un diamètre supérieur à celui du rotor, un troisième trou de ventilation permettant l'admission de l'air de refroidissement, trou percé dans l'extrémité, selon le sens axial, de l'autre support et un quatrième trou de ventilation permettant l'évacuation de l'air de refroidissement, trou percé dans la partie cylindrique de l'autre support, l'air de refroidissement étant aspiré dans le troisième trou de ventilation et évacué par le quatrième trou de ventilation par suite de la rotation de chaque ventilateur centrifuge, une partie de l'air de refroidissement aspirée dans le troisième trou de ventila- tion étant évacuée en traversant l'espace entre le rotor et le stator tandis que l'air de refroidissement aspiré dans le premier trou de ventilation est évacué par le second trou de ventilation. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexé dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe d'un générateur de courant alterna- tif classique pour voiture; - la figure 2 est une vue en coupe d'un mode de réalisation du généra- teur de courant alternatif conforme à la présente invention; - la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne I-I de la figure 2; et - la figure 4 est une vue schématique illustrant l'effet apporté par l'air de refroidissement sous l'action d'un ventilateur centrifuge monté sur le c8té d'un rotor selon un mode de réalisation de la pré- sente invention. On va décrire un mode de réalisation en se référant aux figures 2, 3 et 4. Sur ces figures 2, 3 et 4, la référence 22 désigne une pluralité de trous de ventilation constituant les quatrièmes trous de ventilation percés dans la surface circulaire de la partie cylindrique 2a du support avant 2 3 désigne un support dont la forme est réalisée par solidarisation de la partie 250286È cylindrique 300a et de la partie cylindrique étanche à la poussière 300b de la figure 1, l'une de l'autre; 31 désigne un trou de ventilation constituant le premier trou de ventilation réalisé dans la partie extrême, dans le sens axial, du support 3; et 32 désigne un trou de ventilation constituant le second trou de ventilation réalisé dans la partie cylindrique 3a du support 3. désigne un petit ventilateur centrifuge de refroidissement monté sur la surface d'extrémité du rotor 5, solidaire de celui-ci, pour fermer le trou de ventilation 51 du rotor 5; 11 désigne un grand ventilateur centrifuge monté solidaire de la surface d'extrémité du rotor 5 sur le c8té opposé au petit ventilateur centrifuge à proximité de la surface d'extrémité du support avant 2 pour fermer le trou de ventilation 51 du rotor 5, ce ventilateur présentant un diamètre extérieur supérieur à celui du petit ventilateur centrifuge 10. 12 désigne un couvercle destiné à protéger le dispositif collecteur 8 et le dispositif redresseur 6 de la boue, de l'eau sale, de la poussière qui entraî- nent la défaillance de ces dispositifs; 121 désigne un trou de ventilation constituant le cinquième trou de ventilation réalisé dans la surface extrême, dans le sens axial, du couvercle de protection; 6a désigne une plaque d'éva- cuation de chaleur disposée à proximité du premier trou de ventilation 31 du support 3 de façon à faire partie de la surface extrême, dans le sens axial du support 3; et 9 désigne un passe-fil permettant de passer un conducteur reliant le bobinage du stator et le dispositif redresseur. Dans le mode de réalisation représenté, le rotor 5 est entraîné en ro- tation par un moteur (non représenté) de sorte que l'air de refroidissement est aspiré de l'extérieur par les actions du petit ventilateur centrifuge 10 et du grand ventilateur centrifuge 11 qui sont montés respectivement sur chaque surface d'extrémité du rotor 5. Lorsque le grand ventilateur centrifuge 11 est entraîné en rotation, de l'air de refroidissement est aspiré dans le troisième trou de ventilation 21, direction indiquée par la flèche a, et passe dans le sens indiqué par la flèche b sur les pales du grand ventilateur centrifuge parce que le trou de ventilation 51 de la surface extrême du rotor est fermé par la surface extrême du ventilateur centrifuge 11. La pression régnant audessus de la surface 7c du bobinage 7 du stator en face de la surface intérieure 11 du support avant 2 devient-une pression positive, par suite de quoi une partie de l'air de re- froidissement est évacuée par le quatrième trou de ventilation vers l'extérieur comme le montre la flèche d. De manière analogue, de l'air de refroidissement est aspiré dans le cinquième trou de ventilation réalisé dans le couvercle de protection 12, comme le montre la flèche k, par suite de la rotation du petit ventilateur centrifuge 10 et une partie de l'air de refroidissement frappe directement le dispositif redresseur 6 pour le refroidir avant de traverser le premier trou de ventilation 31 dans le sens représenté par la flèche J. La pression régnant au-dessus de la surface 7c du bobinage 7 du stator en face de la surface intérieure du support avant 2 est supérieure à la pression positive régnant au-dessus de la surface 7a du bobinage 7 du stator en face de la sur- face intérieure du support 3, parce que le diamètre extérieur du grand venti- lateur centrifuge 11 est supérieur à celui du petit ventilateur centrifuge 10. Par conséquent, il se produit un -radient de pression à travers le trou de ventilation 51 du rotor 5 entre les surfaces 7a et 7c du bobinage 7 du stator, de sorte qu'une partie de l'air de refroidissement s'écoulant dans le sens indiqué par la flèche b passe par le trou de ventilation 51 du rotor 5, comme le représentent les flèches e, f et g, et s'ajoute à l'air de refroidissement J évacué par le second trou de ventilation 32 vers l'extérieur, comme le mon- tre la flèche. Lorsque l'air de refroidissement, représenté par la flèche b, passe entre la pale lia et la pale Ilb du grand ventilateur centrifuge 11, comme le montre la figure 4, le vecteur de vitesse de l'air de refroidissement est re- présenté par Vr en tenant compte des coordonnées du système de rotation monté sur le ventilateur. Lorsque l'air de refroidissement est refoulé par le grand ventilateur centrifuge 11, la vitesse relative Vv des coordonnées du système d'inertie, vitesse obtenue par détermination des coordonnées du système de ro- tation monté sur le ventilateur, vient s'y ajouter par suite de la rotation du grand ventilateur centrifuge 11. C'est-à-dire que le vecteur de l'air de refroidissement est représenté par M obtenu par composition des vecteurs Vr et Vv. Ainsi, grâce au fait que l'air de refroidissement comprend des composan- tes dont une est accélérée en direction du bobinage du stator et une autre est déviée pour passer sur la surface 7c du stator 7, l'énergie thermique évacuée depuis la surface 7c du bobinage 7 du stator est augmentéedeplusieurs fois. Il s'en suit un refroidissement efficace du bobinage 7 du stator. Une vitesse périphérique est imprimée à l'air de refroidissement, comme le montre la flèche J, par le petit ventilateur centrifuge 10, de sorte que la surface 7a du bobinage 7 du stator est également refroidie de manière efficace. En outre, la plaque d'évacuation de chaleur 6a du dispositif redres- seur 6 est disposée à proximité du premier trou de ventilation 31 de façon à faire partie de la surface extrème, dans le sens axial, du support 3, de sorte que l'air de refroidissement J est animé d'une vitesse périphérique en direc- tion de la plaque d'évacuation de chaleur 6a, permettant ainsi de refroidir le dispositif redresseur de manière efficace grâce à la présence de cette plaque 6a. Les surfaces intérieures du support avant 2 et du support 3 et les surfaces latérales 41, 42 du noyau 4a du stator sont également refroidies de manière efficace du fait que l'air de refroidissement est imprimé d'une vi- tesse périphérique, ce qui se traduit par une augmentation de la quantité de calories s'échappant du bobinage 7 du stator en direction du noyau 4a du sta- tor, du support avant 2 et du support 3 pour augmenter l'effet de refroidis- sement du bobinage 7 du stator. Comme on vient de le décrire, la surface entière du bobinage 7 du stator et les surfaces latérales 41, 42 du noyau 4a du stator sont refroidies de manière efficace par l'air de refroidissement. En outre, le bobinage du stator et le noyau du stator sont refroidis grâce à la différence entre les caractéristiques de ventilation des ventilateurs centrifuges montés sur des surfaces extrêmes du rotor et à-une quantité suffisante d'air de refroidis- sement traversant les espaces compris entre le rotor et le stator présentant des surfaces importantes et une efficacité élevée de radiation de chaleur, permettant d'empêcher une montée en température du bobinage 7 du stator. L'échauffement du dispositif redresseur est empêché par de l'air de refroidis- sement admis par le cinquième trou de ventilation 121 et par le refroidisse- ment indirect à travers la plaque d'évacuation de chaleur 6a grâce à l'effet de la vitesse périphérique imprimée à l'air de refroidissement par le petit ventilateur centrifuge. En bref, un générateur de courant alternatif conforme à la présente inventioncomprend un premier ventilateur centrifuge monté sur une extrémité d'un rotor, un premier trou de ventilation d'admission d'air de refroidissement réalisé dans la partie extrême, dans le sens axial, d'un support du côté du premier ventilateur centrifuge, un second trou de ventilation d'évacuation de l'air de refroidissement réalisé dans la partie cylindrique du support compre- nant le premier trou de ventilation, un second ventilateur centrifuge monté sur l'autre extrémité du rotor et présentant un diamètre extérieur supérieur à celui du premier ventilateur centrifuge, un troisième trou de ventilation d'admission d'air de refroidissement réalisé dans la partie d'extrémité, dans 7- le sens axial, de l'autre support et un quatrième.trou de ventilation d'éva- cuation d'air de refroidissement réalisé dans la partie cylindrique de l'autre support. Lorsque les deux ventilateurs centrifuges sont entraînés en rotation, de l'air de refroidissement est aspiré dans le troisième trou de ventilation pour être évacué par le quatrième trou de ventilation et une partie de l'air de refroidissement aspirée dans le troisième trou de ventilation est évacuée par le second trou de ventilation après avoir traversé l'espace d'air entre le rotor et le stator. De l'air de refroidissement aspiré dans le premier trou de ventilation est également évacué par le second trou de ventilation, ce qui permet d'éviter une montée en température du bobinage du stator et de refroi- dir de manière efficace le dispositif redresseur. REVENDICATIONS 1. Générateur de courant alternatif pour voiture comprenant des sup- ports avant et arrière ayant respectivement la forme d'une cuvette et compre- nant une partie cylindrique, l'un en face de l'autre dans le sens axial, un dispositif redresseur monté sur l'un ou l'autre des supports, un stator main- tenu entre les supports et un rotor placé à l'intérieur du stator et monté à rotation sur les deux supports, caractérisé en ce qu'il comprend un premier ventilateur centrifuge (10) fixé sur une extrémité du rotor (5), un premier trou de ventilation (31) d'admission d'air de refroidissement réalisé dans la partie extrême, selon le sens axial, du support (3) du c8té du premier venti- lateur centrifuge (10), un second trou de ventilation (32) d'évacuation d'air de refroidissement réalisé dans la partie cylindrique (3a) du support (3) comprenant le premier trou de ventilation, un second ventilateur centrifuge (11) monté sur l'autre extrémité du rotor et présentant un diamètre extérieur supérieur à celui du premier ventilateur centrifuge (10), un premier trou de ventilation (21) d'admission d'air de refroidissement réalisé dans la partie extrême, selon le sens axial., de l'autre support (2), et un quatrième trou de ventilation (22) d'évacuation d'air de refroidissement réalisé dans la partie cylindrique (2a) de l'autre support (2), l'ensemble étant agencé pour que, lors de la rotation des premier et second ventilateurs centrifuges (10, 11), de l'air de refroidissement soit aspiré dans le troisième trou de ventilation (21) pour être évacué par le quatrième trou de ventilation, une partie de l'air de refroidissement aspirée dans le troisième trou de ventilation (21) étant évacuée par le second trou de ventilation (32) après avoir traversé l'espace d'air entre le rotor (5) et le stator (7) et de l'air aspiré dans le premier trou de ventilation (31) est évacué par le second trou de ventilation (32) . 2. Générateur de courant alternatif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le diamètre extérieur du premier ventilateur centrifuge (10) est inférieur à celui du rotor (5) et en ce que le diamètre extérieur du second ventilateur centrifuge (11) est supérieur à celui du rotor (5). 3. Générateur de courant alternatif selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'une pluralité de quatrièmestrous deventilation (22) sont réali- sés dans la surface circulaire de la partie cylindrique (2a) dudit support (2). 4. Générateur de courant alternatif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les seconds trous de ventilation (32) sont réalisés dans la partie cylindrique (3a) du support (3) en des positions opposées auxquatrièmes trousde ventilation (22) par rapport au stator (5). 5. Générateur de courant alternatif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le premier ventilateur centrifuge (10) fait corps avec la surface d'extrémité du rotor (5) de façon à fermer le trou de ventilation (51) du rotor (5). 6. Générateur de courant alternatif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le cinquième trou de ventilation (121) est réalisé dans un couvercle de protection (12) en face du premier trou de ventilation (31). 7. Générateur de courant alternatif selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'un dispositif redresseur (6) est monté sur le support (3) comprenant le premier trou de ventilation (31) et en ce qu'une plaque d'éva- cuation de chaleur (6a) est disposée à proximité du premier trou de ventila- tion (31) de façon à évacuer par radiation la chaleur dégagée par le disposi- tif redresseur (6).