Brevet FR2556147A1 — publié le 19850607

"Rotor de machine tournante électrique" La présente invention concerne un rotor de machine tournante électrique, notamment un rotor pour alternateurs de petite ou moyenne puissance tels que ceux équipant les véhicules automobiles. Plus particulièrement, cette invention perfectionne les rotors du genre de ceux comprenant deux roues polaires à griffes imbriquées, montées de part et d'autre d'un noyau central magnétique entouré par une bobine inductrice. I1 est rappelé que, dans un rotor d'alternateur de ce genre, le flux magnétique créé par la bobine, parcourue par un courant électrique d'excitation amené par l'intermédiaire de bagues collectrices, est dirigé au travers du noyau central vers les deux roues polaires dont les griffes forment une alternance de pôles "Nord" et "Sud" à la périphérie du rotor. Le flux inducteur généré par la bobine est proportionnel aux ampères-tours "N.l", où N désigne le nombre de spires de la bobine et I l'intensité du courant d'excitation. Pour augmenter les performances de l'alternateur, avec un volume de bobine donné, il faut donc alimenter cette bobine inductrice sous une intensité I élevée, c'est-à-dire abaisser la résistance électrique de la bobine. En pratique on constate qu'il existe toutefois une valeur limite inférieure de la résistance de la bobine, en dessous de laquelle le gain d'arnpères-tours ne se traduit plus par un accroissement correspondant des performances. Ceci semble dû au fait qu'à partir de cette valeur limite, les échauffements provoqués par des densités de courant plus élevées ont des effets négatifs qui compensent l'augmentation de la grandeur "N.I". La présente invention vise à éliminer cet inconvénient donc à augmenter - les performances d'un alternateur avec rotor du genre ici considéré, en améliorant le refroidissement de la bobine inductrice. A cet effet, dans le rotor de machine tournante électrique selon l'invention, deux flasques de refroidissement réalisés en un matériau thermiquement conducteur sont placés de part et d'autre de la bobine inductrice, entre celle-ci et chacune des deux roues polaires, les flasques ayant leur périphérie située dans la région des griffes des roues polaires. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, les deux flasques en matériau thermiquement conducteur comportent à leur périphérie des ailettes de refroidissement introduites au travers des dégagements situés entre les griffes des roues polaires adjacentes. Les deux flasques réalisables en métal ou en alliage métallique bon conducteur de la chaleur, par exemple en aluminium, permettent d'absorber les calories dégagées par la bobine; par effet de brassage, leurs ailettes favorisent l'échange thermique avec l'air environnant pour évacuer ces calories vers l'extérieur. Les ailettes de refroidissement des deux flasques peuvent être radiales, c'est-à-dire contenues dans des plans passant par l'axe du rotor, ou bien obliques c'est-à-dire convenablement inclinées par rapport à de tels plans. Dans ce dernier cas, le sens de rotation du rotor détermine le sens d'inclinaison des ailettes et, pour respecter ce sens, il convient de prévoir deux flasques symétriques. Au contraire, on peut se contenter de deux flasques identiques, montés en sens opposés, dans le cas d'ailettes radiales. Malgré cet avantage, des ailettes obliques peuvent être préférées car elles permettent d'augmenter sensiblement l'effet de ventilation et la surface d'échange thermique. Pour favoriser l'extraction des calories au coeur du rotor, les deux flasques comportent chacun, selon un mode de réalisation avantageux, une jupe tubulaire de hauteur égale sensiblement à la moitié de la dimension axiale de la bobine inductrice, cette jupe s'interposant entre le noyau central magnétique et la bobine inductrice. Dans cette dernière configuration, les parois des deux flasques, du moins celles qui viennent en contact avec la bobine inductrice, peuvent être rendues électriquement isolantes, auquel cas le conducteur électrique de la bobine est directement enroulé autour des jupes tubulaires adjacentes des deux flasques, sans interposition d'aucune carcasse de bobine isolante. Selon une autre caractéristique, pour limiter l'encombrement du rotor sans réduire le refroidissement désiré, les ailettes des deux flasques sont de forme allongée et sont rabattues contre les faces extérieures des roues polaires dont elles traversent de part en part les dégagements. Cette disposition s'applique aussi bien aux ailettes radiales qu'aux ailettes inclinées. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce rotor d'alternateur Figure 1 est une vue en bout, simplifiée, d'un rotor d'alternateur muni de flasques de refroidissement selon la présente invention, avec indication d'ailettes radiales et inclinées ; Figure 2 est une vue en coupe passant par l'axe de ce rotor, suivant 2-2 de figure 1; Figure 3 montre, en perspective, l'un des flasques seul, avec sa jupe tubulaire et ses ailettes. Les figures 1 et 2 montrent un rotor d'alternateur de véhicule automobile, avec son arbre (1) portant un noyau central magnétique (2) enserré entre deux roues polaires (3,4), situées l'une en regard de l'autre. Les deux roues polaires (3,4) comportent chacune des griffes (respectivement 5,6), séparées les unes des autres par des dégagements polaires (respectivement 7,8). Les griffes (5) de l'une des deux roues polaires (3) sont imbriquées avec les griffes (6) de l'autre roue polaire (4) de manière à former une alternance de pôles "Nord" et "Sud" à la périphérie du rotor. Le flux magnétique sortant par ces pôles est créé par une bobine inductrice (9) qui entoure le noyau central (2).La bobine (9) est alimentée par l'intermédiaire de deux bagues collectrices (10,11) qui coopèrent avec des balais (non représentés) et qui sont reliées électriquement à cette bobine (9) au moyen de deux conducteurs électriques (respectivement 12,13) connectés aux extrémités du conducteur électrique constituant la bobine. Comme le montre la figure 2, deux flasques de refroidissement opposés (14,15) sont montés de part et d'autre de la bobine (9), ces flasques étant réalisés en un matériau métallique bon conducteur de la chaleur, par exemple en aluminium Chaque flasque (14,15) comporte, dans sa partie de plus faible diamètre, une jupe tubulaire (respectivement 16,17) de hauteur égale à la demi-largeur de la bobine (9) et, à sa partie périphérique, une série d'ailettes (respectivement 18,19), en nombre au moins égal à celui des griffes (5,6) de chaque roue polaire (3,4)voir aussi figure 3. Les parties principales planes des deux flasques (14,15) sont insérées entre les extrémités de la bobine (9) et les faces intérieures des deux roues polaires (3,4). Les jupes tubulaires (16,17) des deux flasques (14,15) s'interposent entre le noyau central (2) et la bobine (9), en venant l'une dans le prolongement de l'autre de manière à former un seul manchon, sur lequel le conducteur formant la bobine (9) peut être directement enroulé. Dans ce cas, les parois des flasques (14,15) venant en contact avec la bobine inductrice (9) sont rendues électriquement isolantes au moyen, par exemple d'une couche de vernis isolant ou d'une oxydation anodique en surface. Les ailettes périphériques (18,19) des deux flasques (14,15) sont situées dans la région des griffes (5,6) du rotor. Plus particulièrement, les ailettes (18) du premier flasque (14), appliqué contre la roue polaire (3), se présentent comme des pattes allongées, pliées vers l'exté- rieur et introduites dans les dégagements polaires (7) de cette roue polaire (3), situés entre les griffes (5). D'une manière symétrique, les ailettes (19) du second flasque (15), appliqué contre la roue polaire (4), se présentent comme des pattes allongées, pliées vers l'extérieur et introduites dans les dégagements polaires (8) de cette roue polaire (4), situés entre les griffes (6). Chaque flasque (14,15) est bien entendu conformé, à sa périphérie, de manière à ne pas faire obstacle aux griffes (5,6) de la roue polaire voisine (3,4). Comme montré en haut de la figure 1, ainsi que sur la figure 3, les ailettes (18,19) des flasques (14,15) peuvent être radiales, c'est-àdire être contenues dans des plans passant par l'axe (20) du rotor. Dans une variante, illustrée au bas de la figure 1, ces ailettes (18,19) sont obliques, c'est-à-dire inclinées par rapport à des plans passant par l'axe (20). Dans le cas d'ailettes allongées (18,19), radiales ou obliques, s'étendant au-delà des faces extérieures des -roues polaires voisines (3,4), ces ailettes peuvent en outre être repliées, après montage, contre ces faces extérieures des roues polaires (3,4) comme représenté à la partie inférieure de la figure 2 pour le flasque de gauche. Dans toutes les configurations particulières décrites ci-dessus, les deux flasques (3,4) contribuent à extraire les calories dégagées par la bobine inductrice (9) et à céder ces calories à l'air ambiant, notamment grâce aux ailettes (18,19) qui constituent autant de surfaces d'échange thermique, d'où une amélioration des performances de l'alternateur pour une bobine (9) de volume donné. I1 va de soi que l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce rotor qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application fondées sur le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention par des modifications de la matière ou des détails de forme des flasques, par exemple en donnant un contour ou une orientation différents aux ailettes, ou encore en destinant un rotor qui présente les mêmes caractéristiques à une machine tournante électrique autre qu'un alternateur. REVENDICATIONS 1. Rotor de machine tournante électrique, notamment rotor d'alternateur, comprenant deux roues polaires (3,4) à griffes imbriquées (5,6), montées de part et d'autre d'un noyau central magnétique (2) entouré par une bobine de conducteurs électriques (9), caractérisé en ce que deux flasques de refroidissement (14,15) réalisés en un matériau thermiquement conducteur sont placés de part et d'autre de la bobine inductrice (9), entre celle-ci et chacune des deux roues polaires (3,4), les flasques (14,15) ayant leur périphérie située dans la région des griffes (5,6) des roues polaires (3,4). 2. Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que ses deux flasques de refroidissement (14,15) sont réalisés en métal ou en alliage métallique bon conducteur de la chaleur. 3. Rotor selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ses deux flasques (14,15) comportent à leur périphérie des ailettes de refroidissement (18,19) introduites au travers des dégagements (7,8) situés entre les griffes (5,6) des roues polaires adjacentes (3,4). 4. Rotor selon la revendication 3, caractérisé en ce que les ailettes (18,19) des deux flasques (14,15) sont radiales, c'est-à-dire contenues dans des plans passant par l'axe (20) du rotor. 5. Rotor selon la revendication 3, caractérisé en ce que les ailettes (18,19) des deux flasques (14,15) sont obliques, c'est-à-dire inclinées par rapport à des plans passant par l'axe (20) du rotor. 6. Rotor selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les ailettes (18,19) des deux flasques (14,15) sont de forme allongée et sont rabattues contre les faces extérieures des roues polaires (3,4) dont elles traversent de part en part les dégagements (7,8). 7. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ses deux flasques (14,15) comportent chacun une jupe tubulaire (16,17) de hauteur sensiblement égale à la moitié de la -dimen- sion axiale de la bobine inductrice (9), cette jupe fil6,17) s'interposant entre le noyau central magnétique (2) et la bobine inductrice (9). 8. Rotor selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au moins les parois des flasques (14,15) qui viennent en contact avec la bobine inductrice (9) sont rendues électriquement isolantes, le conducteur électrique constituant la bobine (9) étant directement enroulé autour des jupes tubulaires adjacentes (16,17) des deux flasques (14,15). 9. Rotor selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'isolation des flasques (14,15) est une couche de vernis isolant. 10. Rotor selon la revendication 8, caractérisé en ce que le film isolant des flasques (14,15) résulte d'une oxydation anodique en surface.