Brevet FR2598044A1 — publié le 19871030

" Dispositif pour diminuer le bruit émis par les machines électriques notamment par les générateurs de courant alternatif de véhicules automobiles L'invention est basée sur un dispositif pour diminuer le bruit émis par des machines électriques en particulier les générateurs de courant alternatif des automobiles, par serrage maintenant au moins des parties du paquet du stator entre deux moitiés (flasque A, flasque B) de la cage. I1 est connu que l'émission de bruit par les machines électriques, en particulier par les générateurs de courant alternatif des véhicules automobiles, doit être attribuée, pour une qrande part, aux vibrations de parties du générateur, et ici, en particulier, au paquet du stator, les oscillations et vibrations émises par lui se transmettent, en raison du serrage énergique qui est habituellement appliqué entre les deux parties de la cage bilatérales qui forment, chaque fois, un flasque A du côté de l'entratnement, et un flasque B du côté des porte-balais et sont aussi ainsi désignés, à ces parties de la cage et augmentent la surface d'émission des bruits émis. Un tel serrage solide du stator, connu, entre les deux moitiés 1 et 2 de la cage, est illustré dans la figure 1, qui indique ainsi l'état connu de la technique. Le serrage de la culasse du stator s'effectue, dans la représentation en coupe partielle que montre la figure 1, habituellement sur plusieurs lamelles de tôle 4 du paquet du stator 5. Le bobinage du stator est indiqué en 5a. Ces lamelles servant au serrage n'ont pas à se trouver nécessairement précisément au milieu du stator, elles peuvent aussi se trouver excentriquement, éventuellement sur un côté du stator.Ce serrage s'effectue au moyen de vis de fixation ou de serrage 3, entre les deux surfaces d'appui la et 2a, tournées l'une vers l'autre, des moitiés 1 et 2 de la cage ; au moyen de cette disposition, il est établi une transition géométrique et mécanique, au moyen de butées métalliques, du stator à la cage du générateur de courant alternatif, qui s'accompagne ainsi de ce problème que, notamment, l'amplitude des vibrations émises par le stator, sont transmises, sans être affectées, aux autres parties du générateur. L'invention repose sur cette constatation que les amplitudes des vibrations qui sont transmises par les parties vibrantes du générateur, qui sont la cause des émissions de bruit gênantes par le générateur, sont faibles aux fréquences supérieures à environ 1 kHz, et se situent dans l'ordre de grandeur du micron. Partant de cette constatation, 1 'in- vent ion a en conséquence pour objet d'obtenir une diminution du bruit, causé par les machines électriques, en particulier par les générateurs de courant alternatif d'automobiles, du fait que la transmission des amplitudes de vibrations provenant du stator à d'autres parties du générateur doit être empêchée à l'endroit où il se trouve, entre le stator et les parties du générateur, des zones de transmission qui transmettent ces amplitudes de vibrations. L'invention résout ce problème du fait que les deux moitiés de la cage, sont serrées contre des éléments intermédiaires de serrage (douille de serrage, bague de serrage) absorbant la pression axiale de serrage, et que la, ou une, partie (lamelle centrale) du paquet du stator est maintenue par des éléments de serrage intermédiaire en passant par un agent élastomère ou élastique (caoutchouc, gomme, matière plastique, caoutchouc de silicone, Viton) amortissant les vibrations, formant une couche intermédiaire. Cette disposition offre l'avantage qu'il peut être produit un amortissement efficace des vibrations et une interruption de la transmission des amplitudes de vibrations du stator aux autres parties du générateur, en particulier aux deux moitiés de la cage, aussi bien dans le sens axial que dans le -sens radial aussi. Cependant les deux moitiés de la cage restent placées avec précision l'une par rapport à l'autre, de sorte qu'il est assuré un centrage et un alignement exacts, aussi bien de l'axe du rotor que des alésages du stator par rapport au rotor. Grâce à l'invention, en particulier, le bruit émis dans le sens radial, est diminué d'une façon remarquable, les différentes formes de solution de l'invention pouvant être réalisées, dans la pratique, sans problème, tout en conservant les formes de réalisation fondamentales jusqu a présent. I1 y a avantage à ce que l'élément de désaccouplement, monté entre l'élément de serrage afférent, c'est-à-dire la douille ou la bague de serrage, et le stator, et qui peut être constitué de préférence d'une matière élastomère appropriée telle qu'un caoutchouc de silicone, ou aussi du Viton ou autre forme, au point de vue de la technique des vibrations, un montage en série avec le stator ou la lamelle centrale de ce stator d'une part, ainsi que les deux parties 1 et 2 de la cage (flasque A et flasque B), de sorte que le stator vibrant est efficacement désaccouplé de la cage du générateur grâce à l'impédance importante de l'élément de désaccouplement. D'autres aménagements et améliora tions de l'invention font l'objet des revendications secondaires et sont exposés dans des dernières. I1 est particulièrement avantageux de séparer, dans le sens axial, les douilles de serrage des deux côtés, au moyen d'éléments de désaccouplement ou d'amortissement, sous une tension préalable définie, du fer du stator, c'est-à- dire de la lamelle centrale du paquet du stator, ou de ce paquet lui-même, mais de réaliser dans le sens radial la séparation des douilles de serrage du stator ou de sa lamelle centrale, au moyen d'un siège coulissant ; grâce à ce siège coulissant, on évite d'une part qu'il se produise d'importantes modifications de la fente d'air, ou que le générateur soit décalé du côté de I'entrainement, si la tension de la courroie venait à changer.D'un autre côté, on assure aussi, par ce moyen, que les amplitudes de vibrations venant à agir directement, soient interceptées et éliminées, et ce, parce qu'elles sont très faibles et ne sont pas transmises par le siège coulissant, d'un autre côté, cependant, les éléments amortisseurs, maintenus pour la direction axiale, assurent des amortissements aussi bien dans le sens axial que dans le sens radial, en raison de leurs propriétés intérieures de frottement. Grâce à la réalisation du siège coulissant agissant dans le sens radial, on ira à l'encontre des inconvénients caractéristiques des solutions connues qui consistent en ce que, si l'on dispose des éléments amortisseurs directement sur le flasque A ou sur la fixation du générateur de courant alternatif, il se produira nécessairement des différences de position angulaire de l'arbre du générateur par rapport au plan de l'entraine- ment, en raison des différences de traction de la courroie. Il en résulte une augmentation de l'usure de la courroie ou une insécurité de l'entrainement, ces inconvénients étant certainement absorbés ou supprimés par la présence du siège coulissant. Des exemples de réalisation de l'invention sont représentés dans les dessins et sont exposés en détail dans la description ci-après. - la figure 1 montre une fixation appartenant à l'état de la technique, connue, entre les deux demi-coquilles de la cage, de la bague du flasque A et du flasque B, de la culasse du stator, notamment, ce qu'on appelle fixation du stator à bague centrale, et - la fleure 2 montre, de même que tous les autres exemples de réalisation, simplement en coupe partielle, ou dans une vue en élévation partielle, une première forme de réalisation de l'invention, de fixation de la culasse du stator sur la cage du générale teur de courant alternatif par l'intermédiaire d'éléments de désaccouplement ou d'amortissement, - la figure 3 montrant la zone partielle marquée par le cercle C dans une section plus grande, et - la figure 4 donnant une représentation de la figure 3 en coupe transversale, - les figures 5 et 6 montrent des possibilités de serrage du stator entre les deux moitiés de la cage avec formation de fentes d'air, - les figures 7, 8, 9 montrent une seconde forme de réalisation de l'invention, dans laquelle la culasse du stator est supportée par une bague de serrage, par l'intermédiaire d'un élément de désaccouplement interposé, chaque fois dans une vue en plan partielle (figure 7 et figure 9), l'élément de désaccouplement étant partiellement supprimé dans la figure 8, avec formation de fentes d'air, et - la figure 8 montrant le mode de réalisation de la bague de serrage, en coupe transversale, - les figures 10 et 11 montrent un autre exemple de réalisation de la fixation de la culasse du stator, dans laquelle une bague de serrage étroite reprend la fonction de la lamelle centrale, avec désaccouplement par rapport au stator, et - le's figures 12, 13, 14 et 15 montrent des exemples de réalisation dans lequel les éléments de désaccouplement agissant dans le sens radial sont supprimés, avec formation simultanée d'un siège coulissant, ce qui donne une rigidité radiale plus forte tout en conservant les propriétés amortissantes, - les figures 14 et 15 montrant ici des possibilités générales de fixation du générateur de courant alternatif, par rapport à la fixation du générateur ou à l'étrier de serrage. On a déjà parlé plus haut de la représentation de la figure 1 et on ne reviendra pas sur ce sujet. Pour autant que, dans les figures suivantes, il se trouve des pièces semblables avec les mêmes fonctions, ces pièces porteront la même référence que dans la figure 1 ; l'exemple de réalisation de la figure 2 correspond ici à la représentation de la figure 1, avec cette différence que dans la zone de la fixation du stator, les parties 1 et 2 de chaque côté de la cage ne sont pas serrées par la vis de fixation ou de serrage 3, contre une lamelle centrale, qui se présente à cet effet, de la culasse du stator, mais au contraire sur une douille de serrage 6, qui est de forme générale cylindrique, et qui possède des brides annulaires 6a appliquées sur les bouts ou ne formant qu'une seule pièce avec elle, dirigées radialement vers l'extérieur. La forme de la douille de serrage correspond en conséquence sensiblement à celle d'une bobine de fil qui traverse la perforation 10 (voir aussi la représentation agrandie de la figure 3) de la lamelle centrale 4 du paquet 5 du stator, tout en étant séparée de cette lamelle centrale ainsi serrée et maintenue par l'interposition d'un élément 7 de désaccouplement ou d'amortissement des vibrations. L'élément amortisseur 7, comme il sera désigné plus simplement dans la suite, a une forme correspondant à la douille de serrage, et s'applique, par une partie cylindrique 7a et deux brides annulaires 7b faisant saillie vers l'extérieur, des deux côtés (voir figure 3), en lesquelles se transforme la partie 7a cylindrique, sur les parois extérieures radiale et axiale de la douille de serrage, isolant cette dernière par rapport à la pièce de la lamelle centrale qui est reçue.L'élément amortisseur 7 se trouve, sous une tension préalable déterminée entre la douille de serrage 6, d'une part, et la partie de la culasse du stator (lamelle centrale) qui est prise ; les exemples de réalisation des figures 2, 3 et 4 concernent ici le type de serrage dit par la lamelle centrale pour la fixation de la culasse du stator. L'élément amortisseur 7 peut être fait d'une matière appropriée quelconque, telle qu'un élastomère, un caoutchouc, une matière plastique amortissante élastique appropriée, ou autre, par exemple du caoutchouc de silicone, du Viton ou autre, et peut être appliquée sur la douille de serrage en étant fixée par vulcanisation, par emmanchage sous pression, coulée sous pression, ou autre, ou aussi en étant simplement emmanchée. Si on le désire, et éventuellement pour faciliter le montage, la douille de serrage peut être réalisée en deux parties, conformément aux lignes de séparation 11, s'étendant axialement, illustrées supplémentairement sur la figure 3, et être ainsi séparée dans le sens axial. La représentation en coupe transversale de la figure 4 montre que, dans la zone d'un point de serrage choisi, (dans le cas présent la lamelle centrale 4 de la culasse du stator mais on comprendra facilement que plusieurs points de serrage de ce genre, toutefois au moins trois, peuvent être répartis sur la circonférence du générateur de courant alternatif), les moitiés de cage présentent des deux côtés un appendice en forme d'oeillet, ou un bombage qui forme les perforations, en forme d'oeillet, nécessaires pour recevoir la vis de serrage 3 et reçoivent entre elles la vis de serrage 6, avantageusement par l'intermédiaire de zones 12 perforées adaptées des deux cotes. Suivant les figures 7, 8 et 9, il peut être prévu, au lieu de plusieurs douilles de serrage réparties, symétriquement ou non, sur la circonférence, un unique anneau 6' de serrage, fermé, qui pourra être prévu et serré entre les deux moitiés de cage 1 et 2 (voir figure 8), à nouveau en étant reçu dans des zones 12' perforées appropriées ; il se trouvera séparé radialement par la culasse du stator et par rapport à cette dernière, par l'élément 7' de désaccouplement ou d'amortissement qui s'étend également sur la largeur axiale de l'anneau de serrage 6'. Dans ce cas, l'élément amortisseur 7 a une structure radiale annulaire, de toute façon, dans l'exemple de réalisation représenté dans les figures 7 et 8, et est également fixé sur la surface intérieure annulaire de la bague de serrage 5' de la façon déjà mentionnée plus haut, donc par fixation par vulcanisation ou autre ; il est connu qu'ici aussi dans la technique des vibrations, il s'établit un montage en série de la cage du générateur, en passant par l'anneau de serrage 6', l'élément amortisseur 7' et la partie 4 de la culasse du stator, maintenue et portée par cette dernière, la représentation des figures 7, 8 et 9 représentant, comme variante du type de serrage par la lamelle centrale, une fixation de la culasse du stator sur toute la largeur de cette culasse (donc un type à lamelle unique de stator). Suivant les figures 5 et 6, il peut être formé, entre les points de serrage des douilles de serrage 6 et les parties adjacentes 1 et 2 de la cage, des évidements 8, qui servent à fournir de l'air pour le refroidissement du stator. Les douilles de serrage 6 reçoivent ici entre elles, dans le mode de réalisation de la figure 5, toute la largeur de la culasse du stator, pendant que dans le mode de réalisation de la figure 6, le type de serrage par la lamelle centrale est préféré. On comprendra facilement que des conduites d'air de refroidissement appropriées sont aussi possibles dans le modèle de réalisation à bague de serrage 6' radiale, celles-ci pouvant être formées dans certaines zones en retrait (ou inversement) par rapport à la cage ; en outre dans la réalisation de la bague de serrage des figures 7 ou 9, la matière amortissante 7' peut être réalisée, comme dans la figure 7, ininterrompue, soit, comme il est montré dans la figure 9 et désigné par 7", interrompue dans le sens passant sur la circonférence, de sorte que l'on obtient ici aussi, des conduites d'air de refroidissement correspondant aux flèches s'étendant de B vers B', entre le stator et la bague de serrage. Une variante de la disposition de la matière amortissante est illustrée dans les figures 10 et 11 ; cette disposition se prête d'une façon avantageuse à un type de serrage par la lamelle centrale et comprend une bague de serrage 6" étroite qui fixe la culasse du stator par l'intermédiaire de la matière 7"' amortissante interposée en forme d'anneau radial plat fermé, pressée ensuite sur la culasse du stator 5 qui s'étend de façon régulière dans le sens radial, et qui est elle-même maintenue dans des accessoires 12' appropriés, bilatéraux, des parties 1, 2 de la cage. Dans une autre variante de l'invention représentée dans les figures 12 à 15, en tenant compte du fait déjà mentionné que les amplitudes de vibrations des parties vibrantes du générateur (paquet du stator), au cours des émissions de bruit genantes, au-dessus de 1 kHz environ, et sont très petites et de l'ordre du , les douilles de serrage 6 sont séparées, dans le sens radial, du stator 5 ou de la lamelle centrale 4 de ce stator, par un siège coulissant (donc en supprimant la matière amortissante dans cette zone cylindrique) pendant que, dans le sens axial, ces douilles de serrage sont en outre séparées du fer du stator par des anneaux 17 séparés d'éléments amortisseurs, qui sont soumis à une tension préalable définie.Le passage à siège coulissant entre la perforation des lamelles du paquet du stator et la surface cylindrique extérieure de la douille 6 de serrage bloque en toute sécurité le paquet du stator radialement, même s'il existe un jeu faible, ou très faible, (voir la zone du siège coulissant indiquée en 13), de sorte que les grosses modifications de la fente d'air, ou un décalage du générateur, s'il se produit une tension de la courroie ayant une action différente, donc meme une action oblique, sont totalement évitées.Les forces agissant grâce à la tension préalable définie sur les éléments (subsistants) 17 amortisseurs assurent un amortissement des vibrations, aussi bien dans le sens radial que dans le sens axial, pendant que, grâce à l'épaisseur, plus grande, si on la compare avec les brides annulaires 7b des formes de réalisation des figures 2, 3 et 4, des éléments amortisseurs dans le sens axial, ceux-ci sont maintenus des deux côtés, comme il est indiqué en 14, dans des entailles annulaires de la lamelle centrale entourant la perforation de cette lamelle. I1 est à recommander pour éviter toute possiblité de corrosion dans la zone du siège coulissant 13, de pourvoir les surfaces d'un lubrifiant résistant à la chaleur, par exemple, d'une graisse Molykote. La possibilité d'une fixation de parties adjacentes de la construction dans un générateur de courant alternatif, dans le sens radial, au moyen d'une jonction à siège coulissant est en outre particulièrement avantageuse pour obtenir un désaccouplement de l'ensemble du générateur sensiblement sur ses points de fixation sur le support de générateur ou l'étrier de serrage. Une telle fixation à siège coulissant comportant des éléments d'accouplement amortisseurs 17 adjacents dans le sens axial peut etre utilisée aussi bien sur le bras tournant du flasque A,1, comme le montre la figure 14 que sur des générateurs à deux bras tournants et avec une longueur appropriée pour le bras de support.Dans l'exemple de réalisation de la figure 14, (fixation générale du générateur meme dans la zone du bras tournant ou de l'étrier de serrage), il est prévu une douille de fixation 16 avec une perforation intérieure, destinée à recevoir la vis de fixation qui est construite de façon analogue à celle de la douille de serrage 6, mais qui est réalisée, de préférence, comme on l'a déjà dit plus haut, en deux parties, et qui, mieux encore, est constituée de la pièce cylindrique centrale 16a, et d'une bride annulaire 16b faite d'une seule pièce, faisant saillie vers l'extérieur, la construction étant alors complétée par un disque annulaire 16c séparé, sur l'autre côté, avec une perforation intérieure appropriée pour s'adapter à l'enfoncement sur la partie cylindrique libre de la douille de fixation.La surface cylindrique extérieure de la douille de fixation 16 repose sur le flasque A,1, d'un générateur de courant alternatif, à nouveau par l'intermédiaire d'un siège coulissant 13, et présente des éléments amortisseurs 17' annulaires, adjacents sur les deux côtés, qui sont réalisés en coupe transversale en forme de double L, et qui forment en conséquence, dans les sens radial et axial, la transition entre la douille 16 de maintien et de fixation et la perforation, avec les évidements annulaires du flasque A,1, pratiqués sur les deux côtés. I1 peut être avantageux, en raison du type de construction courant de ces flasques ou des demi-cages en aluminium ou en une autre matière analogue moins dure, de réaliser la fixation à siège coulissant au moyen d'une douille intermédiaire 9 supplémentaire en matière plus dure, par exemple une douille d'acier, qui est enfoncée ou coulée (comme le montre la figure 15) préalablement dans la perforation du flasque afférent, ou du bras de fixation, ou de l'étrier de serrage 1' du générateur de courant alternatif, ce qui peut empêcher une ouverture par des chocs du siège coulissant. En conséquence, la douille d'acier 9 repose dans sa perforation, dans un ajustement serré indiqué par 15 pendant que la transition entr-e la douille d'acier et la douille 16 de maintien ou de fixation forme un siège coulissant. Toutes les caractéristiques indiquées dans la description, les revendications ci-après et les dessins peuvent être essentielles pour l'invention, aussi bien séparées que combinées ensemble d'une façon quelconque. REVENDICATIONS 10) Dispositif pour diminuer le bruit émis par des machines électriques en particulier les générateurs de courant alternatif des automobiles, par serrage maintenant au moins des parties du paquet du stator entre deux moitiés (flasque A, flasque B) de la cage, caractérisé en ce que les deux moitiés de la cage (flasque A, 1, flasque B, 2), sont serrées contre des éléments intermédiaires de serrage, (douille de serrage 6, bague de serrage 6') absorbant la pression axiale de serrage, et que la, ou une, partie (lamelle centrale 4) du paquet du stator (5) est maintenue par des éléments de serrage intermédiaire en passant par un agent élastomère ou élastique (caoutchouc, gomme, matière plastique, caoutchouc de silicone, Viton) amortissant les vibrations, formant une couche intermédiaire. 20) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de serrage intermédiaire est formé par une pluralité de douilles de serrage (6), disposées symétriquement ou asymétriquement sur la périphérie du stator, dont les contours sont revêtus ou recouverts de la matière (7) amortissante et qui, de son côté, est entourée par une perforation du stator ou d'une partie du stator (lamelle centrale 14). 30) Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la douille de serrage (7) présente la forme générale d'un H, avec des brides annulaires saillantes vers l'extérieur, posées d'une seule pièce de préférence sur les bouts, et que la matière amortissante (7) formant la couche intermédiaire entre la surface extérieure de la douille de serrage et la perforation intérieure avec les butées axiales des deux bouts, a une forme en H appropriée semblable à celle de la douille de serrage. 40) Dispositif suivant l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la matière amortissante est un caoutchouc, une gomme, une matière plastique, un caoutchouc de silicone, du Viton, ou autre de ce genre, et est fixée sur la douille de serrage par vulcanisation, pressage, coulée sous pression et autres. 50) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la douille de serrage (6) reçoit, au moyen d'une perforation centrale, une vis de serrage (3), reliant les moitiés de cage constituées par le flasque A (1) et le flasque B (2), vis qui s'insère dans des perforations pratiquées dans des accessoires de la cage faisant saillie radialement vers l'extérieur. 60) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de serrage intermédaire est formé par une bague (6') de serrage radial, fermée, qui enserre avec interposition d'une bague formant amortisseur, fermée ou non (7', 7"), la culasse du stator (5) ou sa lamelle centrale (4) et maintenue par adaptation (12') aux deux bouts, aux surfaces d'appui de la cage. 70) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, entre les points de serrage des douilles (6) de serrage, ou la bague (6') de serrage, ainsi que de la culasse (5) du stator, ou d'une des lamelles centrales (4) partant de cette dernière, d'un côté, et les surfaces annulaires de la cage, bilatérales, sont disposés des évidements (8) pour l'arrivée d'air de refroidissement. 80) Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 6, caractérisé en ce que la bague de serrage radiale (6") est réalisée sous la forme d'une étroite lamelle centrale de la culasse du stator, est serrée avec interposition d'un élément annulaire amortissant (7"') sur la culasse du stator,~et est maintenue sur des butées ajustées des parties de cages adjacentes. 90) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'entre la perforation de la culasse (5) du stator ou de sa lamelle centrale formant un point de serrage pour une douille (6) de serrage, et la douille de serrage, il est formé une fixation à siège coulissant (13), agissant dans le sens radial, tout en conservant les bagues (17) en matière amortissante, sur les points terminaux axiaux, formés par les brides annulaires (6a) saillantes, des douilles de serrage (6), incluant les bagues (17) en matière amortissante. 100) Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les bagues axiales (17) d'amortissement sont maintenues dans des évidements annulaires adjacents agrandis par rapport à la perforation de la culasse du stator, ou de sa lamelle centrale, pour l'amortissement simultané des vibrations, aussi bien dans le sens axial que dans le sens radial. 110) Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce qu'il est introduit un lubrifiant résistant à la chaleur dans la fixation à siège coulissant. 120) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la fixation à siège coulissant (13) est formée en des points de fixation quelconques pour la fixation du générateur (bras rotatif, bras de fixation, étrier de serrage), avec des bagues (17') de matière amortissante en forme de L double, disposées sur les extrémités axiales, posées axialement et radialement dans des évidements formés par les points de fixation afférents. 130) Dispositif suivant les revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que la fixation à siège coulissant (13) est formée entre une douille cylindrique supplémentaire (douille en acier 9) en matière dure qui est posée dans un ajustage serré, ou est coulée dans la matière du générateur de courant alternatif, ou ses points de fixation, et une douille de fixation (16) en deux parties.