Brevet FR2515440A1 — publié le 19830429

GENERATRICE ELECTRIQUE DESTINEE A DES VEHICULES La présente invention concerne un perfectionne- ment au refroidissement d'une génératrice électrique destinée à des véhicules et, plus particulièrement, la simplification de cette structure par la séparation d'un ventilateur de refroidissement du rotor de la génératrice. En général, dans les génératrices destinées à des véhi- cules, étant donné que le rotor est entrainé par le moteur o autre et qu'un ventilateur de refroidissement de la génératrice est fixé sur le rotor, ce ventilateur de refroidissement tourne à la même vitesse que le rotor. Il est donc nécessaire de limiter la puissance du moteur dans la région des faibles vitesses car l'air de refroi- dissement est insuffisant dans cette région En outre, étant donné que le ventilateur est fixé sur le rotor, il existe une restriction quant au positionnement de compo- sants tels que le redresseur et le régulateur de tension. La Fig 1 représente un mode courant de réalisa- tion d'une génératrice de courant alterhatif destinée à des véhicules, sur laquelle sont représentés un rotor 1, des enroulements inducteurs la, un arbre tournant 1 l pour le rotor, un stator 2 disposé en face du rotor avec un léger entrefer et portant des enroulements induits 2 a dans lesquels est induite une tension alternative triphasée, des paliers 31, 32 prévus de chaque coté pour supporter l'arbre 11, des flasques 41, 42 disposées de chaque côté respectivement, une poulie montée à l'extrémité de l'arbre 11, un ventilateur de refroidissement 6 fixé sur l'extré- mité de l'arbre 11 opposée à la poulie, un couvercle 7 en forme de coupelle monté sur le flasque 42 et comportant un trou d'aération 71, un redresseur 91 destiné à redres- ser la tension alternative triphasée de sortie et un regu- lateur de tension 92 déstiné a /é 9 ul Ic la sortie alterna- tive triphasée. Le fonctionnement de cet appareil courant sera maintenant expliqué Le rotor 1 est entrainé au moyen de la poulie 5 par un moteur ou similaire (non représenté), de sorte qu'une tension alternative triphasée est produite par le stator 2 Etant donné que le rotor 1 et le stator 2 produisent de la chaleur en raison des pertes ohmiques, le ventilateur de refroidissement 6 fixé sur le rotor 1 fournit de l'air de refroidissement pour éliminer de la chaleur Le passage de l'air de refroidissement est représenté par des flèches Etant donné que la quantité d'air de refroidissement est en proportion de la vitesse de rotation du ventilateur de refroidissement 6, une quantité suffisante d'air de- refroidissement ne peut être fournie lorsque la génératrice fonctionne à faible - vitesse De plus, et comme le montre la Fig 1, il est nécessaire de disposer le redresseur 91 et le régulateur de tension 92 de manière qu'ils ne soient pas en contact avec l'arbre 11 du rotor qui supporte le ventilateur 6, ce qui introduit une restriction quant à l'utilisation du volume La Fig 2 représente schématiquement la zone limitée dans laquelle la région hachurée est la plage utilisable. L'invention a donc pour objet d'éliminer les inconvénients précités en proposant une génératrice destinée à des véhicules, dans laquelle le ventilateur - À est monté s Br un arbre séparé de l'entrée et formant le rotor d'un moteur à induction - D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexes sur lesquels: la Fig 1 est une vue de côté et en coupe d'une genératrice de type courant, la Fig 2 représente schématiquement l'utilisa- tion de la surface pour la disposition de composants électriques dans la génératrice êourante, la Fig 3 est une vue de côté et en coupe d'un mode de réalisation de l'invention, la Fig 4 est une vue schématique destinée à expliquer comment la restriction de disposition des composants électriques peut être éliminée dans le mode de réalisation de l'invention, et la Fig 5 est un schéma électrique du mode de réalisation de la Fig 3. Selon la Fig 3, un moteur à induction triphasé 8 est constitué par un stator 81 comportant des enroule- ments triphasés, et fixé sur le couvercle 7, une pièce d'induction 82 formée comme un rotor, disposée en face du stator 81 et fixée au ventilateur 6, et un palier 83 destiné à supporter en rotation la pièce 82 et le venti- lateur 6 Le schéma de la Fig 5 montre également une batterie d'accumulateurs 100 et un commutateur de contact Les autres éléments sont disposés de la même manière que celle décrite-en regard de la Fig 1 Le stator 81 comportant les enroulements triphasés est connecté avec le stator 2 de la génératrice alternative par une connexion triphasée. Quand le rotor 1 est entralné au moyen de la poulie 5 par un moteur ou similaire, une tension alterna- tive triphasée est produite dans les enroulements induits 2 a des stators 2, de sorte qu'une tension électrique triphasée est fournie au stator 81 du moteur, qu'il lui est connecté électriquement afin de produire un champ magnétique tournant Si par exemple le rotor 1 de la géné- ratrice comporte 12 pales et si les enroulements triphasés du stator 81 du moteur comportent quatre pôles, étant donné la présence de la fréquence synchronisée commune, chaque vitesse de synchronisation est proportionnelle au nombre des pôles par lesquels le stator 81 du moteur subit un champ magnétique tournant à une vitesse trois fois supérieure à celle du rotor 1 de la génératrice Par conséquent, la pièce 82 disposée en face du stator 81 ' tourne à peu près à la même vitesse que le champ magnéti- oue tournant avec un léger glissement comme le montre la théorie électromagnétique Ainsi, le ventilateur de refroidissement 6 sur lequel la pièce 82 est fixée tourne à une vitesse à peu près-trois fois supérieure à la vitesse de rotation de la génératrice Le ventilateur 6 tourne donc à environ 6000 tours par minute dans une faible plage de vitesse de rotation de la génératrice de 2000 tours par minutes par exemple Cela veut dire que la même quantité d'air de refroidissement pouvant etre obtenue à 6000 tours par minute dans la génératrice courante peut être obtenue à 2000 tours par minute, ce qui améliore de façon notable les performances de refroidissement aux faibles vitesses En outre, étant donné que le rotor 1 de la génératrice et le ventilateur derefroidissement 6 sont séparés, l'espace précédemment inutilisable peut être utilisé et il n'y a aucune consi- l S dération nécessaire quant à la disposition du redresseur 91 et du régulateur de tension 92, en ce qui concerne le contact avec l'arbre tournant 11, comparativement aux génératrices courantes La Fig 4 illustre schémati- quemeht l'élimination de la restriction de l'espace utilisable dans la génératrice selon l'invention, sur laquelle toute la plage peut être utilisée comme le montre la zone hachurée. Comme cela a été décrit ci-dessus, et selon l'invention, étant donné qu'un moteur à induction tri- phasé est monté sur un arbre tournant séparé de l'arbre de la génératrice alternative sur le côté opposé à la poulie, et qu'il est agencé pour être mis en rotation par une entrée provenant d'une partie de la sortie alternative triphasée induite dans les enroulements induits et que le ventilateur de refroidissement est- disposé sur le rotor du moteur à induction, les perfor- mances de refroidissement aux faibles vitesses de la génératrice alternative peuvent être nettement améliorées. En outre, étant donné que le rotor de la génératrice alternative et le ventilateur de refroidissement peuvent 2515440 être séparés, l'utilisation de l'espace pour le montage de chacun des éléments de la génératrice alternative est améliorée, comparativement aux appareils courants. 6 2515440 *REVENDICATIONS 1 Génératrice électrique, caractérisée en ce qu'elle comporte un rotor ( 1) monté sur un arbre tournant et portant des enroulements inducteurs, un stator ( 2) en face dudit rotor avec un léger entrefer entre eux et por- tant des enroulements induits ( 2 a) produisant une tension alternative triphasée sous l'effet de la rotation dudit rotor, un dispositif d'entraînement ( 5) monté sur une extrémité dudit arbre tournant ( 11), un moteur à induction ( 8) monté sur un autre arbre sur le côté de ladite généra- trice opposé au dispositif d'entraînement, et agencé pour être mis en rotation par l'entrée d'une partie de la tension alternative triphasée dans lesdits enroulements induits, un ventilateur de refroidissement ( 6) disposé sur in rotor dudit moteur à induction et capable de fournir de l'air de refroidissement audit stator et audit rotor. 2 Génératrice électrique selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que ledit moteur à induction ( 8) consiste en unmoteur triphasé comportant un rotor solidaire dudit ventilateur de refroidissement ( 6). 3 Génératrice électrique selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif destiné à contenir ledit rotor ( 1) et ledit arbre de stator ( 11) et uncouvercle pour ledit moteur monté sur ledit dispositif qui contient le rotor et le stator. 4 Génératrice électrique selon la revendica- tion 3, caractérisée en ce que ledit couvercle et ledit dispositif qui contient ledit rotor et ledit stator défi- nissent des passages d'air pour la circulation de l'air de refroidissement. 5 Génératrice électrique selon la revendica-' tion 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un réaulateur ( 92) et un redresseur ( 91), ledit arbre tour- nant et ledit arbre de moteur définissant un espace entre eux, ledit régulateur et lesdits redresseurs étant montés 7 2515440 dans ledit espace. 6 Génératrice électrique selon la revendica- tion 3, caractérisée en ce que ledit dispositif qui con- tient ledit rotor et ledit stator comporte une paroi faisant face audit moteur, un espace annulaire étant défini entre ladite paroi et ledit ventilateur de refroidissement et s'étendant entre ledit arbre tournant et ledit arbre de moteur, ledit espace annulaire compze- nant un espace libre peur le montage des composants de ladite génératrice. 7 Génératrice électrique selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que ledit rotor dudit moteur à induction ( 8) est entraîné à une vitesse supérieure mais proportionnelle à la vitesse dudit rotor de la g 9 né- ratrice.