Brevet FR2531584A1 — publié le 19840210

"Alternateur triphasé avec double enroulement d'induit" La présente inventin a pour objet un alternateur tri phasé de petite puissance, notamment pour véhicules automobiles. Les alternateurs destinés à la charge des batteries d'accumulateurs et à l'alimentation des divers organes consommateurs d'énergie électrique, sur les véhicules automobiles, doivent pouvoir délivrer une puissance de plus en plus élevée, nécessitée par la présenced de nombreux accessoires électriques. Ces alternateurs doivent aussi s'amorcer le plus tôt possible pour obtenir une puissance suffisante même à bas régime des moteurs thermiques qui les entraînent. Leur enroulement d'induit (staor) doit donc comporter de nombreurses spires de fil conducteur de forte section. Le bobinage mécanique de fil de section importante pose de nombrex problèmes et s'avère souvent impossible. C'est pour cela que l'on procède à un bobinage double, en réalisant l'enroulement d'induit avec doux fils de section totale équivalente à celle du plus gros fil qui serait sinon utilisé, mais cette manière de procéder si elle résoud de façon satisfaisante le problème du bobinage a des incon- vénients du point de vue du fonctionnaement de l'alternateur. En effet, les deux enroulements triphasés réalisés ne peuvent atre strictement identiques 9 leurs fils ne suivant pas exactement le même parcours et ne subissant pas toujours le même étirage au cours de l'opération de bobinage. Cette différence est la cause de courants de circulation entre enroulements d'induit, qui perturbent le fonctionnement de l'alternateur. Pour éviter ceci, le brevet français 2.219.565 prévoit déjà que les deux enroulements d'induit triphasés sont re- liés chacun,par trois connexions, aux entrées d'un pont redresseur à six diodes associé à l'un des enroulements, les sorties des deux ponts redresseurs étant reliées entre elles de manière à réaliser un couplage soit en série, soit en parallèle. Par ailleurs, dans le cas d'un alternateur triphasé Pour véhicule automobile avec un enroulement d'induit uni- que réalisé selon un couplage en étoile et avec un pont redresseur unique, il est connu de relier le point central de l'étoile par l'intermédiaire dune diode à une borne de sortie, positive ou négatives de l'alternateur, ce qui permet de redresser et d'utiliser également le courant de phase du troisième harmonique de l'ensemble de l'enroulement d'induit, et de l'ajouter au courant débité par l'alterna- teur (voir brevet français 2.417.884). Toutefois, aucune disposition visant les mêmes buts n'a été, à ce jour, proposée dans le cas d'un alternateur triphasé avec double enroulement d'induit. La présente invention comble cette lacune, en fournissant un alternateur triphasé de petite puissance, notamment pour véhicule automobile, dont l'enroulement d'induit se compose de deux enroulements triphasés identiques relies chacun, par trois connexions, aux entrées d'un pont redresseur à six diodes associé à l'un des enroulements, les sorties positives et négatives des deux ponts redresseurs étant reliées entre elles de manière à réaliser un couplage en parallèle, alternateur caractérisé en ce que les deux enroulements d'induit triphasés, couplés en étoile, ont leurs points centraux reliés à un pont de diodes de redressement supplémentaire, monté en parallèle avec les deux ponts redresseurs précités. En réunissant ainsi les points centraux des deux enroulements en étoile à un pont de diodes supplémentaire monté en parallèle avec les deux ponts redresseurs principaux, non seulement l'on empêche la circulation de courants perturbateurs, mais encore l'on parvient à utiliser, c'est- à-dire à récupérer et à redresser, les courants de phase des troisièmes harmoniques et de leurs multiples dans les deux enroulements d'induit. Ces courants redressés s'ajou tant au courant délivré par les ponts redresseurs principaux, l'on obtient avec un alternateur d'encombrement donné une augmentation significative du débit et un amorçage a' bas régime, sans augmentation de l'échauffement de lalter- nateur.En effet, le choix d'un double bobinage statorique procure un meilleur refroidissement par augmentation de la surface d'échange thermique de l'enroulement d'induit. Avantageusement, le pont supplémentaire est uniquement constitué de doux diodes, une promière diode reliant les points centraux des enroulements triphasés à la borne de sortie positive de l'alternateur, et l'autre diode reliant lesdits points centraux à la borne de sortie mégative de l'alternateur. Suivant une forme de réalisation préférée de l'invention, contribuant à limitor les échauffements, les deux diodes de redressement des harmoniques sont montées en un bloc unique, compertant des supports constituant aussi refroidisseurs ainsi que des moyens de fixation, sur l'un des flasques de l'alternateur. Un moyen de fixation unique, tel qu'une simple vis, peut dans ce cas servir également de relais de connexion entre le point intermédiaire des deux dio des du pont supplémentaire et les points sentraux des deux enronlements d'induit triphasés, couplés en étoile. Suivant ue autre possibilité, les moyens de fixation sur le flasque du blec réunissant les deux diodes du pont supplémentaire sont constitués par au moins une vis, distincte du l'organe tel que vis sorvant de relais de connexion entre le point intermédiaire des deux diodes du pont supplémentaire et les points centraux des. deux enroulements d'induit triphasés, couplés on étoile. Dans ce cas, l'organe servant de relais, ne remplissant plus la fonction de fixation du bloc, peut être constitué par une vis ou par tout autre borne, destinée à une connexion réalisée par vissage ou par soudure. Le bloc réunissant les deux diodes de redressement des harmoniques et leurs supports refroidisseurs pout en outre comprendre un condensateur d'antiparasitage, branché de fa çon connue en sei entre les bornes de sortie positive et négative de l'alternateur. Pour tous ces composants, l'utili- sation de supports constituant refroidisseurs, et la liaison thermique réalisée entre lesdits supports et le flasque de l'alternateur, assurent un refroidissement efficace, les moyens de fixation du bloc quelle que soit leur constitution faisant plaquer au moins l'un des supports refroidis- seurs sur le flasque. Les deux diodes considérées et le condensateur d'an- tiparasitage peuvent être logés à l'intérieur d'un même bottier, monté sur le flasque de l'alternateur et de préfé- rence rempli d'une matière isolante deenrobage, entourant les divers composants ainsi que leurs connexions. Suivant une première possibilité, les deux diodes du pont de redressemetn supplémentaire sont montées sur une semelle conductrice commune constituant support et retroi- disseur, cette semelle étant isolée électriquement du flasque de l'alternateur et en contact électrique avec la vis de fixation du bloc sur ce flasque, elle-même racdcordée électriquement aux points contraux des deux enroulements d'induit triphasés, couplés en étoile, ou avec la vis servant simplement de relais de cennexion avec lesdits points centraux, si les moyens de fixation du bloc sur le flasque sont distincts. La semelle conductrice peut dans ce cas être appuyée, avec interposition d'une lame mince électriquement isolante, sur une plaque de base conductrice, appliquée sur une face du flasque et constituant également refroidisseur. Suivant une douxième possibilité, l'une des deux diodes du pont de redressement supplémentaire est montée sur une somelle conductrice constituant support et refroidissour, cette semelle étant appuyée, avec interposition d'une lame mince électriquement isolante, sur une plaque debase appli- quée sur une faee du flasque et constituant également re- froidisseur, tandis que l'autre diode est directement mon- tée sur ladite plaque de base, les deux diodes étant par ailleurs en contact avec une même barrette conductrice, elle-même en contact électrique avec la vis de fixation de bloc raccordée électriquement aux points centraux des deux enroulements d'induit triphasés, couplés en étoile, ou avec la vis servant simplement de relais de connexion avec lesdits points centraux, si les moyens de fixation du bloc sur le flasque sont distincts. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentat, à titre d'exemples non limitatifs, doux formes d'exécution de cet alternateur triphasé : Figure 1 est le schéma électrique d'un alternateur triphasé avec double enroulement d'induit conforme à la présente invention, cet alternateur étant utilisé pour la charge d'une batterie de véhicule automobile ; figure 2 est une vue en bout de l'alternateur de figure 1, montrant les deux ponts redresseurs principaux, ainsi que le pont de diodes supplémentaire ; Figure 3 est une vue de face, à plus grande échelle, du bloc réunissant le pont de diodes supplémentaire, ainsi que le coundensateur d'antiparasitage, dans une forme de réalisation particulière ;; Figure 4 est une vue en coupe de ce bloc, suivant 4-4 de figure 3 figure 5 est une vue de face similaire à figure 3, montrant une variante du bloc réunissant le pont de diodes supplémentaire, ainsi que le condensateur d'antiparasitage Figure 6 est une vue en coupe de ce bloc, suivant 6-6 de figure 5. La figure i rappelle le schéma électrique d'un alternateur de véhicule automobile, possédant au stator deux enroulements identiques triphasés désignes respectivement par (2) et (3). Chaque phase (2a, 2b, 2c) du premier enroulement (2) est reliéespar une connexion (4a, 4b, 4c), à l'une des trois branches montées en parallèle d'un premier pont redresseur principal (5), constitue de six diodes (6a, 6b, 6c) et (7a, 7b, 7c).De même, chaque phase (3a, 3b, 3e) du second enroulement (3) est reliée, par une connexion (8a, 8b1 8c), à l'une des trois branches montées en parallele d'un second pont redresseur principal (9), constitué de six diodes (10a, 10b, 10c) et (11a, 11b, 11c).Les doux enroulements triphasés (2) gt (3) avec leurs phases (2a, 2b, 2c) et (3a, 3b, 3c) ont été représentés séparément pour la clarté du schémas mais il est rappelé que dans la réa- lisation de l'alternateur, les fils appartenant à ces deux enroulements sont superposés et logés dans les mimes encoches, le bobinage étant effectué par le procédé dit "deux fils en nain". Les bornes de sortie positive et négative des deux ponts redresseurs principaux (5, 9) sont reliées entre elles de manière à réaliser un couplage en paralle'le de ces deux ponts, et dans l'application illustrée par la figure t ces bornes de sortie sont aussi reliées respectivement aux bornes de mame signe dune batterie d'accumulateurs (12) dont l'alternateur assure la charge. Un pont redresseur auxiliaire (13), composé de trois diodes (13a, 13b, 13c), est relié à une borne de l'enrou- lement d'excitation (14) de l'alternateur, dont l'autre borne est raccordée à un régulateur électronique (15). Selon l'invention, les deux enroulements d'induit triphasés (2, 3), couplés en étoile, ont, leurs points centraux (16, 17) reliés entre eux ainsi qu'au point intermédiaire (18) d'un pont redresseur supplémentaire, formé de deux diodes (19, 20), qui est monté en parallèle avec les deux ponts redresseurs principaux (5, 9) entre les bornes de sortie positive et négative de l'alternateur. La fonction de ce pont de diodes supplémentaire (19, 20) est de redresser les courants d phase des troisièmes harmoniques et leurs multiples, et de réduire les pertes dans le fer, permettant. ainsi d'augmenter la puissance délivrée par l'alternateur. Un condensateur (21) à fonction d'antiparasitage est également branché, de façon connue en soi, entre les bornes de sortie positive et négative de l'alternateur. Le condensateur (21) est ici réuni avec les diodes (19, 20) en un bloc unique (22), dont la réalisation et le montage sur l'alternateur sont illustrés par les figures suivantes 2 à 6. La figure 2 montre l'alternateur vu en bout, fermé par un flasque (23) sur lequel sont montés les deux ponts redresseurs principaux (5, 9), le régulateur électronique (15) et le bloc (22) qui, comme indiqué précédemment, réunit les deux diodes supplémentaires (19, 20) et le condensateur (21). Selon une forme de réalisation particulière, illustrée par la figure 3 montrant à plus grande échelle le détail (A) de la figure 2 et aussi par la coupe de la figure 4, les deux diodes (19, 20) sont montées, avec des sens convenables, sur une semolle conductrice commune (24) constituant à la fois support et refroidisseur, qui est appuyée avec interposition d'une lame mince électriquement isolante (25) sur une plaque de base conductrice (26), appliquée sur une face du flasque (23) et constituant également refroidisseur. La semelle (24) et la plaque de base (26) sont réunies entre elles au moyen d'un oeillet métallique (27), en contact électrique avec la semelle (24) mais isolé de la plaque de base (26) par une bague non-conductrice (28). L'ensemble peut être ainsi serré sur le flasque (23) apr une seule vis (29), représentée partiellement, qui traverse l'oeillet (27) et qui se trouve en contact électrique avec ce dernier. La vis (29) est raccfordée électriquement aux points centraux (16, 17) des deux enroulements triphasés (2) et (3) couplés en étoile, de sorte que l'ensemble conducteur fermé par la semelle (24), l'oeillet (27) et la vis (29) équivaut au point (18) du schéma de la figure t. La plaque de base (26), isolée de cet ensemble conducteur par la bague (28), est miss à a masse par son con- tact avec le flasque (23), et se trouve aussi reliée électriquement à un bôîtier conducteur (30), constituant borne négative et contenant les deux diodes (19, 20) ainsi que le condensateur (21). Un bord du boîtier (30) est introduit, totalement ou sur des portions de sa longueur, dans des rainures (31) du flasque (23)-voir figure 4 . Le boî- tier (30) peut aussi comporter des parties (32) assurant un maintien en évitant sa rotation (voir figure 3), cette fonction pouvant apparaître nécessaire compte tenu de la fixation de l'ensemble par une seule vis (29). Une languette (33) rivée sur une face du boîtier (30) constitue la borne de connexion négative pour la diode (20). La borne de connexion positive pour la diode (19) est coustituée par une paquette (34), maintenue avec isolation entre deux écrous (35, 36) vissés sur la vis (29). la plaquette (34) est reliée aux bornes positives des deux ponts redresseurs principaux (5, 9) par un conducteur dont le départ est indiqué en (37). Enfin, le condensateur (21) est relié apr une connexion positive (38) à ladite plaquette (34), et par une connexion négative (39) au boîtier (30). Une masse d'enrobatge isolante, non représentée, peut être moulée à l'intérieur du boîtier (30) et entourer les différents composants précédemment décrits, ainsi que leurs connexions. Le sfigures 5 et 6 se rapportent à une autre forme de réalisation du bloc (22) monté sur un flasque (23) de l'al- ternateur, et réunissant les deux diodes (19, 200 et le condensateur (21). La diode (19) est ici la seule montée sur une semelle conductrice (24'), constituant à la fois support mécanique, borne positive et refroidisseur. La semelle (24') est appuyée, avec interposition d'une lame mince isolante (25'), sur une plaque de base conductrice (26!) elle-même appliquée sur une face du flasque (23) et constituant également re- froidisseur. L'autre diode (20) est ici directement montée sur la plaque de base (26'), constituant borne négative. Les deux diodes (19, 20) sont par ailleurs en contact avec une même barrette conductrice (40). L'ensemble comprenant la semelle (24'), al plaque de base (26') et la barrette (40) est maintenu au moyen d'un oeillet métallique (27) réunisant ces éléments, l'oeillet (27) se trouvant en contact électrique avec la barrette (40) mais étant isolé de la semelle (24') et de la plaque de base (26') par une bague non-conductri- ce (28).Comme Précédemment, cet ensemble est serré sur le flasque (23) par une vis unique (29) qui traverse l'oeillet (27) et qui se trouve on contact électrique avec ce dernier. L'écrou de serrage (35'), vissé sur la vis (29), assure aussi le maintien d'une connexion (41) par l'intermédiaire de laquelle la barrette (40) est raccordée électriquement aux points centraux (16, 17) des deux enroule ments triphasés (2) et (3) couplés en étoile Le conducteur (37'), assurant la liaison de l'ensem- ble avec les bornes positives des deux ponts redresseurs principaux (3, 9), a ici son point de départ sur la semelle (24'), d'où part également la connexion positive (38') du condensateur (21). Enfin, la connexion négative (390) de ce condensateur (21) aboutit directement sur la plaque de base (26'). Il va de soi que l'inventin ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cet alternateur triphasé avec double enroulement d'induit qui ont été décrites cidessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contrai- re, toutes les variantes de réalisation et d'application fondées sur le même principe. En particulier, l'on ne loignerait pas du cadre de l'invention en réalisant le pont redresseur supplémentaire avec un nombre de diodes supérieur à deux, du moment que ces diodes assurent la fonction de redressement des courants de phase des harmoniques. Quant aux moyens de fixation sur le flasque (23) de l'al- ternateur, constitués par une vis unique (29) servant éga- lement de relais de connexion, seux-ci peuvent être remplacés par une ou plusieurs autres vis dont la seule fonction est de faire plaquer la plaque de base (26, 26'), constituant refroidisseur, sur le flasque (23) auquel cas la première vis sert uniquement de borne de connexion, et éventuellement de moyen de maintien des diodes (18, 19). - REVENDICATIONS 1. - Alternateur triphasé de petite puissance, notamment pour véhicule automobile, dont l'enroulement d'induit se compose de deux enroulements triphasés identiques (2, 3) reliés chacun par trois connexions (4a, 4b, 4c ; 8a, 8b, 8c) aux entrées d'un pont redresseur (5, 9) à six diodes associé à l'un des enroulements (2, 3), les sorties positives et négatives des deux ponts redresseurs (5, 9) étant reliées entre elles de manière à réaliser un couplage en parallèle, caractérisé en ce que les deux enroulements d'induit triphasés (2, 3), couplés en étoile, ont leurs points centraux (16, 17) reliés à un pont de diodes de redressement supplémentaire (19, 20), menté on parallèle avec les deux ponts redresseurs précités (5, 9). 2. - alternateur triphasé selon la revendication 1, caractérisé once que le pont supplémentaire est uniquement constitué de doux diodes (19, 20), une première diode (19) reliant les points contraux (16, 17) des enroulements triphasés (2, 3) à la borne de sortie positive de l'alternatour, et l'autre diode (20) reliant lesdits points centraux (16, 17) à la borne de sortie négative de l'alternateur. 3. - Alternateur triphasé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux diodes de redressemetn (19, 20) du pont supplémentaire sont montées en un bloc unique (22), comportant des supports (24, 26 ; 24', 26') constituant aussi refroidisseurs ainsi que des moyens de fixation (29) sur l'und es flasques (23) de l'alternateur. 4. - Alternateur triphasé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de fixation sor le flasque (23) du bloc (22) réunissant les deux diodes (19, 20) du pont supplémentaire sont constitués par une vis unique (29), servant également de relais de connexion entre le point intermédiaire (18) des deux diodes (19, 20) du pont supplémentaire et les points centraux (16, 17) des deux enroulements d'induit triphasés (2, 3), couplés en étoile. 5. - Alternateur triphasé selon la revendication 3, caractérisé enc e que les moyens de fixation sur le flasque (23) du bloc (22) réunissant les deux diodes (19, 20) du pont supplémentaire sont constitués par au moins une vis, distincte de l'organe tel que vis (29) servant de relais de connexion entre le point intermédiaire (18) des deux diodes (19, 20) du pont supplémentaire et les points centraux (16, 17) des deux enroulements d'induit triphasés (2, 3), couplés en étoile. 6. - Alternateur triphasé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le bloc (22) réunissant les deux diodes (19, 2o) du pont supplémentaire comprend en outre un condensateur d'antiparasitage (21), branché de façon connue en sol entre les bordes de sertie positive et négative de l'alternateur. 7. - Altornateur triphasé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les deux diodes (19, 20) du pont supplémentaire sont logées à l'intérieur d'un même boîtier (30) de préférence rempli d'une matière isolante d'enrobage entourant les divers composants (19, 20, 21) réunis dans le blec (22) ainsi que leurs connexions. 8. - Altornateur triphasé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les deux diodes (19, 20) du pont supplémentaire sont montées sur une semelle conductrice commune (24) constituant support et refreidisseur, cette semelle (24) étant isolée électriquement du flasque (23) de l'alternateur et en contact électrique avec la vis (29) raccordée électriquement aux peints contraux (16, 17) des deux enroulements d'induit triphasés (2, 3), couplés en étoile, vis pouvant servir en outre à la fixation du bloc (22) sur le flasque (23). 9. - Alternateur triphasé sel la revencication 8, caractérisé en ce que la semelle conductrice (24) est appuyée, avec interposition d'une lame mince électriquement isolante (25), sur une plaque de base conductrice (26), appliquée sur une face da flasque (23) et constituant éga- lement refroidisseur. 10. - Alternateur triphasé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la semelle (24) et la plaque de base (26) sont réunies entre elles au moyen d'un oeillet métallique (27), en contact électrique avec la semelle (24) mais isolé de la plaque de base (26) par une bague non-conductrice (28), la vis précitée (29) traversant l'oeillet (97) et se trouvant en contact électrique avec ce dernier. 11. - Alternateru triphasé selon l'ensemble des revendications 7 et 10, caractérisé en ce que le boîtier (30) est conducteur et constitue la borne négative du bloc (22), une languette (33) fixée sur ce boîtier (30) constituant la connexion négative pour l'une des diodes (20), tandis que la connexion positive pour l'autre diode (19) du pont sup- plémentaire est constituée par une plaquette (34), mainte nue avec isolation entre deux écrous (35, , 36) portés par la vis précitée (29). - Alternateur triphasé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'une des diodes (19) du pont supplémentaire est montée sur une semelle conductrice (24') constituant support et refroidisseur, cette semelle (24') étant appuyée, avec interposition d'une lame mince électriquement isolante (25'), sur une plaque de base (26') appli quée sur une face du flasque (23) et constituant également refroidisseur, tandis que l'autre diode (20) est directement montée sur ladite plaque de base (26'), les deux diodes (19, 20) étant par ailleurs en contact avec une même barrette conductrice (40), elle-mame en contact électrique avec la vis (29) raccordée électriquement aux points centraux (17, 18) des deux enroulements d'induit triphasés (2, 3) couplés en étoile, vis pouvant servir en outre à la fixation du bloc (a2) sur le flasque (23). 13. - Alternateur triphasé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la semelle (24'), la plaque de base (26') et la barrette (40) sont réunies entre elles au mo- yen d'un oeillet métallique (27), en contact électrique avec la barrette (40) mais isolé de la semelle (24t) et de la plaque de base (26)' par une bague non-conductrice (28), la vis précitée (29) traversant l'oeillet (27) et se trouvant en contact électrique avec ce dernier. 14. - Alternateur, triphasé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'écrou de serrage (35t) porté par la vis précitée (29) assure aussi le maintien d'une connexion (41), par l'intermédiaire de laquelle la barrette précitée (40) est raccordée électriquement aux points centraux (t6, 17) des deux enroulements d'induit triphasés (2, 3), couplés en étoile.