Brevet FR2513451A1 — publié le 19830325

Alternateur triphasé à ventilation extérieure. L'invention a pour objet un alternateur triphasé à ventilation extérieure prévu po-w autre entraîné par un moteur à combustion interne, comportant un flasque c8té entratnement et un flasque situé à l'opposé de l'fflntraînement, un induit à griffes polaires sans bagues de contact et un arbre d'en tratnement portant cet induit, cet arbre étant monté pour tourner dans le flasque côté entrainement, un carter étant encastré entre les flasques, ce carter contenant un paquet de tôles de stator annulaire fixé dans le carter perpendicutairement à l'arbre et portant au moins trois enroulements triphasés trois couples de redresseurs prévus pour le courant de charge de l'alternateur étant balayés par le flux d'air de refroidissement de lealterna- teur, un régulateur de tension de préférence électronique étant en outre disposé dans le carter. D'après le document DE OS 29 3 929.3 on connaît un alternateur sans bagues de contact dans lequel le flux d'air de refroidissement refoulé par un ventilateur monté sur l'arbre d'induit pénetre dans l'alternateur en traversant le flasque c8té entraine;ent et passe sur des tôles de refroidissement des redresseurs de courant de charge disposées perpendiculairement à l'arbre d'induit, ce flux étant conduit à l'air libre à travers le flasque situé a l'opposé de l'entrainement. L'invention a pour but de créer un alternateur triphasé de puissance élevée, de réalisation à l'épreuve de la corrosion et protégé contre la crasse ainsi que les projections d'eau, cet alternateur pouvant être utilisé en particulier dans les véhicules de travaux de construction et dans les véhicules soumis à une atmosphère fortement agressive, par exemple dans les mines de potasse. L'invention concerne à cet effet un alternateur du type ci-dessus, caractérisé en ce que le carter comporte sur sa face frontale c8té entrai- nement une saillie polygonale présentant des faces latérales qui s'étendent parallèlement à l'axe de l'arbre, en ce que les couples-de redresseurs sont fixés sur au moins l'une des faces latérales, le régulateur étant fixé sur une autre face latérale, et en ce que la saillie polygonale est recouverte sur l'étendue de sa longueur axiale par un tube de guidage d'air dont la partie de bordure située à l'opposé de l'entraînement va jusque sur les nervures de refroidissement s'étendant en direction longitudinale en saillie en direction radiale sur le c8té extérieur du carter, cette partie de bordure s'engageant notamment sur au moins une partie de la longueur axiale des nervures. On réalise ainsi un alternateur triphasé fermé avec un corps de refroidissement situé à l extérieur, cet alternateur présentant une forme de construction particulièrement courte et compacte, ainsi qu'une longue durée de vie étant donné que les paliers d'induit sont protégés contre l'encrassement. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale axiale d'un alternateur triphasé fermé, sans bagues de contact, avec des nervures de refroidissement extérieures - la figure 2 est une demi-vue, dans la direction de l'axe de l'alternateur, du flasque arrière ; - la figure 3 est une vue partielle en coupe suivant la ligne III-III III-III - la figure 4 représente le carter intermédiaire de l'alternateur réalisé en une seule pièce, à l'aide d'une vue axiale sur la saillie carrée du carter - la figure 5 est une coupe longitudinale axiale effectuée suivant la ligne V-V de la figure 4 ;; - la figure 6 est une demi-vue frontale du flasque de la machine, côté entraînement, la poulie à courroie trapézoldale et la roue de ventilateur étant cependant retirées. L'alternateur triphasé représenté est agencé pour être entraîné par le moteur à combustion interne, non représenté sur le dessin, d'un véhicule automobile. Cet alternateur comporte un flasque 1 côté entraînement (flasque A) et un flasque 2 situé à l'op- posé de l'entraînement (flasque B). L'arbre d'induit 7 est monté pour tourner à l'aide d'un roulement à billes 3 monté dans le flasque 1 côté entraînement et d'un roulement à rouleaux 4 engagé à force dans le flasque situé à l'opposé de l'entraînement et maintenu en cet emplacement au moyen d'un plateau annulaire 5 et de vis 6. Le bout avant 8 de l'arbre d'induit 7 sort du flasque 1 pour le calage d'une poulie non représentée. Ce bout d'arbre 8 porte une roue de ventilateur 9. Sur l'arbre d'induit 7 est monté un rotor Il à griffes polaires tournant avec cet arbre et servant de pièce de guidage des lignes de force pour le champ magnétique produit par l'enroulement d'excitation 12 qui est fixé. Cet enroulement d'excitation 12 est monté sur une douille 14, coaxiale à l'arbre d'induit 7 et fixée par des vis 13 sur le flasque 1 c8té entraînement. Le carter 15 est encastré entre les deux flasques 1 et 2 à l'aide de vis traversantes 16 allant jusqu'au flasque arrière 2. Ce carter 15 n'est pas représenté en détail sur les figures 4 et 5 . Le carter 15 comporte une partie 17 munie d'un alésage cylindrique longitudinal 18, cette partie 17 présentant sur sa surface extérieure de nombreuses nervures de refroidissement 19 en saillie dans une direction radiale ou sensiblement radiale. Ces nervures s'étendent parallèlement à-l'axe de l'arbre d'induit 7 et se poursuivent par des nervures de refroidissement 20 de même forme sur le flasque 2 situé à l'opposé de l'entrainerent. Du côté frontal du carter 15 dirigé vers l'entraînement, c'est-à-dire sur la partie 17, est disposée une saillie tubulaire 21 qui n'est pas représentée en détail sur les figures 4 et 5. En regardant suivant l'axe, c'est-à-dire conformément à la figure 4, la saillie tubulaire 21 présente une section carrée avec quatre faces latérales 22 à 25 s'étendant patallèlement à l'axe de rotation de l'arbre d'induit 7. Parmi ces faces latérales, la face latérale 22 représentée en haut sur la figure 1 sert à assurer la fixation d 'un régulateur 26 monté sur elle. Les trois autres faces latérales 23, 24, 25 de la saillie 21 servent à assurer la fixation des redresseurs du courant de charge de l'alternateur, qui sont au nombre de six au total. Parmi ces redresseurs, les trois qui sont indiqués en 27, 28 et 29 sur les figures 1 et 3 sont reliés à une tige filetée 31 fixée de façon isolée dans le flasque 2 situé à l'opposé de l'entlaSnement, cette tige servant de borne B+.De même, trois diodes négatives sont disposées sur la face latérale 23, l'une de ces diodes étant indiquée en 33 sur la figure 3 des dessins. Les redresseurs positifs 27, 28 et 29 sont réunis en un groupe en étant engagés à force dans un corps porteur conducteur commun 34 bloqué avec interposition d'une plaquette mince isolante 35, par des vis 36 contre la face latérale 25 de la saillie prismatique 21. Les diodes du second groupe auquel appartient la diode négative 33, sont engagées à force par leur boîtier métallique strié 37, dans un second corps porteur métallique 38, qui est également bloqué, avec interposition d'une plaquette mince isolante 35, par des vis 36 contre la face latérale 23 de la saillie prismatique 21. Les diodes positives 27, 28 comportent comme la diode négative 33 et les deux autres diodes négatives non représentées sur les dessins, un culot en matière isolante 40 sensiblement conique, duquel sort le fil de connexion 41. Ces fils de connexion sont engagés dans des barres métalliques adaptées 42 43, 44 et soudés en cet emplacement. Ces pistes conductrices sont découpées dans de la tôle de laiton et sont disposées dans des plans différents dans un étrier 45 en matière isolante comprimée présentant une forme de V quand on le regarde en direction axiale, conformément à ce qui sot représenté sur la figure 3.Elles sont dispobées de façon telle que des bossages de connexion 47 en saillie vers l'extérieur sur la partie médiane 46 de l'étrier puissent être engagés dans la paroi latérale de la saillie prismatique 21 présentant les faces latérales 24 ; les bossages peuvent êtré reliés en cet emplacement aux enroulements triphasés de l'alternateur. Une gorge tournée 50 pour le paquet de tales annulaire 51 du stator est pratiquée sensiblement dans la zone médiane de la partie du carter munie des nervures de refroidissement 19. Le paquet de tôles de stator présente des rainures 52 réparties sur la surface latérale de son alésage. Dans les rainures 52 sont disposés trois enroulements triphasés 53 non représentés en détail. La disposition est représentée partiellement sur la figure 4. Ces enroulements triphasés sont raccordés de façon connue aux fils de connexion 41 des diodes de courant de charge. A ces enroulements triphasés sont en outre raccordées trois diodes d'excitation non représentées sur les dessins, ces diodes étant reliées entre elles et, par l'intermédiaire de conducteurs 54, 55, 56, au régulateur de tension à transistors 26 et à l'enroulement d'excitation 12. En raison du mode de construction fermé de l'alternateur décrit ci-dessus, la chaleur dégagée pendant le fonctionnement de l'alternateur ne peut autre évacuée que par l'action directe de l'air de refroidissement refoulé par le ventilateur 9 sur les diodes et les nervures de refroidissement extérieures 19 du cqrter. Dans ce but, le ventilateur 9 comporte des aubes ;9 s'étendant en direction radiale, par lesquelles l'air de refroidissement est aspiré en direction axiale dans la direction de la floche 60 et soufflé en direction radiale. Pour que l'air de refroidissement puisse agir sur le régulateur 26 et les diodes, un capot directeur 61 en tôle emboutie est engagé sur le ventilateur 9, de manière que celui-ci soit recouvert sur tout son pourtour.A partir de ce capot directeur, l'air de refroidissement est conduit à travers des-fentes tangentielles 62, 62 du flasque 1 c8té entraînement (figure 6) et arrive ensuite aux diodes de courant de charge et au régulateur 26. Derrière le flasque 1, en considérant le sens de l'écoulement, est disposée une tête directrice 65 cintrée en forme de tube passant au-dessus des faces latérales 22 à 25 de la saillie 21 du carter et reposant par sa zone de bordure arrière étroite sur les faces arrière des nervures de refroidissement 19. La forme de construction conforme à l'invention et décrite ci-dessus de l'alternateur tri phasé a pour avantage qu'il ne peut pas pénétrer de crasse à l'intérieur du carter 15, 17, 21. il en résulte que le roulement à billes 3 et le roulement à rouleaux 4 atteignent une très longue durée de vie, qui est garantie même en cas de fonctionnement dans une atmosphère agressive. TCEVEND IC A'PI ONS 10) Alternateur triphasé à ventilation extérieure prévu pour être entraîné par un moteur à combustion interne, comportant un flasque c8té entraînement et un flasque situé à l'opposé de l'entraînement un induit à griffes polaires sans bagues de contact et un autre d'entrainement portant cet induit, cet arbre étant monté pour tourner dans le flasque coté entraînement, un carter étant encastré entre les flasques, ce carter contenant un paquet de tôles de stator annu laird fixé dans le carter perpendiculairement à l'arbre et portant au moins trois enroulements triphasés, trois couples de redresseurs prévus pour le courant de charge de l'alternateur étant balayés par le flux d'air de refroidissement de l'alternateur, un régulateur de tension de préférence électronique étant en outre disposé dans le carter, alternateur caractérisé en ce que le carter (15, 17) comporte sur sa face frontale côté entraînement une saillie polygonale (21) présentant des faces latérales (22 à 25) qui s'étendent parallèlement à l'axe de l'arbre, en ce que les couples de redresseurs (27, 28, 29, 33) sont fixés sur au moins l'une des faces latérales (22 à 25) le régulateur (26) étant fixé sur une autre face latérale, et en ce que la saillie polygonale est recouverte sur l'étendue de sa longueur axiale par un tube de guidage d'air (65) dont la partie de bordure située à l'opposé de l'entraîne- ment va jusque sur les nervures de refroidissement (19) s'étendant en direction longitudinale en saillie en direction radiale sur le côté extérieur du carter (17), cette partie de bordure s'engageant notamment sur au moins une partie de la longueur axiale des nervures. 2 ) Alternateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que sur la face frontale extérieure du flasque (1) côté entraînement est disposé un ventilateur (9) tournant avec l'arbre, ce ventilateur étant à aspiration axiale et à direction de soufflage radiale, et en ce qu'il est prévu un élément de recouvrement et de guidage d'air (61) en forme de capot, réalisé en matière plastique ou en t81e par compression ou emboutissage, cet élément recouvrant la zone de bordure du ventilateur en direction radiale et en direction axiale. 30) Alternateur selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la saillie (21) est de forme tubulaire et présente une section rectangulaire, notamment carrée. 40) Alternateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que sur la surface intérieure de la saillie tubulaire (21), réalisée avec une faible épaisseur de paroi, est fixé un corps isolant (plague à conducteurs 45) présentant une forme de V, en vue axiale, ce corps comportant des pistes conductrices noyées (42, 43 44) isolées l'une de l'autre, avec lesquelles sont reliés, notamment par brasage, les redresseurs (27, 28, 29, 33) montés de l'extérieur sur les faces latérales. 50) Alternateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les redresseurs (27, 28 29, 33) sont réunis pour former des groupes avec un corps porteur commun (34, 38) prévu pour chaque groupe ce corps porteur recevant les redresseurs par leur partie de base, tandis que les fils de connexion (41) des redresseurs sortant en position centrale d'une masse coulée (40) dépassent le corps porteur et sont introduits dans le corps en matière isolante (45) après avoir traversé la paroi du carter. 60)Alternateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le corps en matière isolante (45) comporte trois pistes conductrices (42, 43 44) disposées en couches l'une au-dessus de l'autre pour raccorder respectivement l'un des redresseurs et l'un des enroulements triphasés.