Brevet FR2609583A3 — publié le 19880715

FR 2609583 A3 19880715 FR 8700147 A 19870109 La presente invention concerne une génératrice sans balai, et plus particulièrement un alternateur de véhicule automobile comprenant un ensemble inducteur en deux parties, l'une fixe et l'autre mobile en rotation, créant une variation de flux au regard d'un induit statorique constitué d'un paquet de tôles magnétiques annulaires empilées, comportant sur toute sa périphérie interne, une pluralité d'encoches permettant déloger le bobinage d'induit La partie fixe de l'ensemble inducteur porte une bobine inductrice, tandis que la partie mobile en rotation dudit ensemble inducteur est constituée d'une pluralité de griffes tournant à l'intérieur de 1 induit statorique. Un tel alternateur, qui est décrit, par exemple, dans la demande de brevet français n' 76 32878, est très fiable mais d'une réalisation complexe. En effet, l'arbre portant le noyau inducteur, tourne à l'intérieur d'un support tubulaire portant la bobine inductrice qui est fixe à l'intérieur de deux pièces polaires, qui elles mêmes tournent à l'intérieur de l'induit. Cette conception entraîne une succession d'entrefers, qui impliquent un usinage relativement précis des surfaces constituant lesdits entrefers, et un centrage rigoureux de chacune de ces pièces par rapport aux autres. I1 est par conséquent concevable qu'un tel type d'alternateur est d'un prix de revient supérieur à celui d'un alternateur classique à balai. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients, tout en augmentant sa fiabilité et en diminuant son coût. La présente invention concerne à cet effet une génératrice sans balai, et plus particulièrement un alternateur de véhicule automobile, comprenant, un ensemble inducteur à éléments polaires à griffes, en deux parties, l'une fixe et l'autre mobile en rotation, et un ensemble induit statorique réalisé par un empilage de tôles magnétiques annulaires à l'intérieur duquel est ménagée une pluralité d'encoches qui reçoivent les enroulements d'induit, et délimitant des dents devant lesquelles defilent les griffes des éléments polaires à griffes de l'ensemble inducteur, remarquable en ce que la partie fixe de l'ensemble inducteur est constituée d'un arbre sur lequel est disposé un noyau magnétique, portant une bobine inductrice, et de part et d'autre duquel sont ménagées deux joues polaires. Selon une autre caractéristique de l'invention, la génératrice sans balai, est remarquable en ce que la partie mobile en rotation de l'ensemble inducteur, est constituée magnétiquement seulement par les griffes disposées en couronne. La description suivante, donnée à titre d'exemple, en regard des dessins annexés, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. - La figure 1, est une vue d'ensemble d'un alternateur, selon l'invention. - La figure 2, est une vue de la couronne inductrice, avant surmoulage d'une matière amagnétique, selon l'une des caractéristiques de l'invention. - La figure 3, est une vue de la couronne inductrice, avant surmoulage d'une matière amagnétique, selon une autre des caractéristiques de l'invention. - La figure 4, est une vue de la partie mobile en rotation de l'ensemble inducteur. L'alternateur 1, représenté à la figure 1, est constitué d'un carter 4 possédant des oreilles de fixation (non représentées) et emprisonnant un induit statorique 3 à l'intérieur duquel est logé un ensemble inducteur 2 en deux parties, l'une fixe 20 et l'autre mobile en rotation 22. Une poulie 5 entraînant en rotation la partie mobile 22 de l'ensemble inducteur 2 est elle même entraînée en rotation grace à une courroie d'entrainement 6. Le carter 4 en forme de cuvette, emprisonne dans sa partie cylindrique, l'induit statorique 3, lequel est constitué d'un paquet de tôles magnétiques annulaires empilées 31 comportant sur toute sa périphérie interne une pluralité d'encoches, dans lesquelles est logé le bobinage d'induit 32. Des orifices de ventilation 43 étant ménagés dans celui-ci, afin d'assurer une circulation d'air assurant un bon refroidissement de la machine 1. La partie fixe 20 de l'ensemble inducteur 2, est constituée d'un noyau magnétique cylindrique 202, aux extrémités duquel sont ménagées coaxialement deux joues magnétiques circulaires 204 et 205 dont le diamètre es-t supérieur à celui j noyau magnétique 202. Entre les joues magnétiques 204 et 205 et slr la périphérie du noyau magnétique 202 est enroulé un fil conducteur constituant une bobine inductrice 203. Sur la face externe de la joue magnétique 204 est ménagé coaxialement, un disque 206 d'un diamètre inférieur à celui de ladite joue magnétique 204 et d'une épaisseur de quelques millimètres. Sur la face externe de l'autre joue magnétique 205, est ménagé coaxialement un arbre 201.Cette partie fixe 20, de l'ensemble inducteur 2, est fixé sur le carter 4 et immobilisé par rapport à celui-ci grâce à une paroi cylindrique 41 venue de matière avec le carter 4 et ménagée dans le fond de celui-ci et sur son axe de manière telle à ce que le diamètre interne de la paroi cylindrique 41 soit égal au diamètre externe du disque 206 ménagé sur la paroi externe de la joue magnétique 204 permettant un encastrement dudit disque 206 dans le cylindre formé par la paroi 41, jusqu'à ce que les extrémités de la paroi cylindrique 41 viennent en contact avec la face externe de la joue magnétique 204 sur laquelle est ménagé le disque 206. Ce dispositif permet de centrer la partie fixe 20 de l'ensemble inducteur 2 par rapport à l'induit 3, ledit induit 3 et ladite partie fixe 20 dudit ensemble inducteur 2 étant eux-mêmes centrés par rapport au carter 4.Des vis 42 (ici au nombre de trois) traversant le carter 4 et se vissant dans la joue magnétique 204 viennent immobiliser en rotation et en translation, la partie fixe 20 de l'ensemble inducteur 2, par rapport à l'axe de la machine 1. Une poulie 5 est montée à rotation sur l'arbre fixe 201, ménagé sur la face externe de la joue polaire 205 de la partie fixe 20 de l'ensemble inducteur 2 grâce à deux roulements 51 et 52, et entraînée en rotation grâce à la courroie d'entraînement 6. Cette poulie 5 entraine elle même en rotation, par l'intermédiaire d'un moyeu 221, une couronne 229 constituée de griffes 222 et 223 disposees en vis-à-vis, de manière à ce que lesdites griffes 222 et 223 soient imbriquées les unes dans les autres afin de former une alternance de pôles Nords et de pôles Suds lorsque ladite couronne 229 tourne à l'intérieur de l'induit statorique 3. La couronne 229 est ainsi magnétisée grâce aux joues magnétiques 204 et 205 qui sont de pôles opposés et dont la périphérie externe se situe au regard de la face interne de chacune des griffes 222 et 223, constitutives de la couronne 229. Comme représenté à la figure 2, l'élément mobile en rotation 22, de l'ensemble inducteur 2, est réalisé en positionnant les griffes 222 et 223 disposées alternativement en vis-à-vis de manière à former une alternance de pôles Nords et de pôles Suds. Ces griffes 222 et 223 sont reliées par pôles, grâce à un anneau de maintien 224, 225 qui évitera un déplacement éventuel des griffes 222 et 223 lorsque l'alternateur tournera à une vitesse très élevée. Les anneaux de maintien 224 et 225 seront, selon un mode préférentiel de réalisation, réalisés dans un matériau magnétique et pourront, par exemple, venir de matière avec les griffes 222 et 223. Selon un autre mode de réalisation, les anneaux de maintien 224 et 225 pourront être réalisés dans un materiau amagnétique different du materiau amagnétique 226 surmoulant la couronne 229. Par exemple les anneaux de maintien pourront être réalisés en aluminium, ou par l'un de ses alliages, et le surmoulage amagnetique 226 pourra être réalise à l'aide d'un matériau composite. A la figure 3 est represente une variante de l'invention, utilise pour des alternateurs tournant à des vitesses modérées, et consistant à disposer chacune des griffes 222 et 223 selon leur emplacement définitif sans que celles-ci soient reliées par un anneau de maintien 224, 225. Dans ces deux cas, les griffes 222 et 223 sont disposées dans un moule ou un matériau amagnétique 226 sera surmoulé sur lesdites griffes 222 et 223 afin de tenir entre elles lesdites griffes 222 et 223 de pôles opposés et de former une couronne 229. A la figure 4 est represente le mode préférentiel de réalisation de l'élément mobile 22 de l'ensemble inducteur 2 de l'alternateur 1, selon lequel des griffes 222 et 223 sont disposées dans un moule, ainsi que la poulie 5, la matière amagnétique 226, étant surmoulée sur lesdites griffes 222 et 223 ainsi que sur la poulie 5 qui comporte, sur toute sa périphérie des inserts 53, afin de la lier avec le moyeu 221. Ce surmoulage permet de réaliser simultanement la solidarisation de chacune des griffes 222 et 223, selon l'un des modes de réalisation représenté à la figure 2 ou à la figure 3, ainsi que d'un moyeu 221. Judicieusement, des pales de ventilation 227 et 228 sont obtenues de matière avec le surmoulage, sur chacune des faces de la partie mobile 22 de l'ensemble inducteur 2. Une telle conception d'un alternateur 1, mettant en oeuvre un ensemble inducteur 2 dont les joues magnétiques 204 et 205 sont fixes, d'une part, et dont la partie tournante 22 est réalisée uniquement par des griffes 222 et 223 surmoulées d'un materiau amagnétique léger 226, tel de l'aluminium ou un matériau composite, d'autre part, permet à l'élément tournant 22 de l'ensemble inducteur 2 d'être très léger, et par conséquent ne nécessite pas d'être monté à rotation sur ses deux extrémités. De plus, le fait que la partie mobile 22 soit montée à rotation sur un seul roulement 52 réduit considerablement les bruits dus à la rotation de l'ensemble mobile 22. La suppression d'un roulement facilite le passage d'un système de centrage 41, 206 de la partie mobile 22 de l'ensemble inducteur 2 par rapport à la partie fixe 20 dudit ensemble inducteur 2 et a' l'induit 4, permettant ainsi l'obtention d'entrefers précis. Un tel alternateur 1 à l'avantage d'être plus fiable qu'un alternateur classique, grâce à la suppression du collecteur, des balais, du porte-balais et d'un palier, et également moins cher à la fabrication grâce à une conception simple et à la suppression des pièces précitées. De plus, la bobine inductrice 203 étant fixe, le fil constituant ladite bobine 203 peut être directement enroulé sur le noyau magnétique 202 et entre les joues magnétiques 204 et 205 qui maintiendront empilées les unes sur les autres, les différentes couches de fil constituant la bobine inductrice, sans interposition d'un bobineau ou autre isolant. D'une manière générale, ce type d'alternateur reunit les avantages des alternateurs sans balai et des alternateurs à ventilation interne. REVENDICATIONS 1) Génératrice sans balai (1), et plus particulièrement alternateur de véhicule automobile, comprenant, un ensemble inducteur (2) à éléments polaires à griffes (220) et (230), en deux parties, l'une fixe (20), et l'autre mobile en rotation (22), et un ensemble induit statorique (3) réalisé par un empilage de tôles magnétiques annulaires (31) à l'intérieur duquel est ménagée une pluralité d'encoches qui reçoivent les enroulements d'induit (32), et délimitant des dents devant lesquelles défilent les griffes (222) et (223) des élements polaires à griffes (220) et (230). de l'ensemble inducteur (2), caractérisée en ce que la partie fixe (20) de l'ensemble inducteur (2) est constituée d'un arbre (201) sur lequel est disposé un noyau magnétique (202), portant une bobine inductrice (203), et de part et d'autre duquel sont ménagées deux joues polaires (204) et (205). 2) Génératrice sans balai (1), selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie mobile en rotation (22) de l'ensemble inducteur (2) est constituée magnétiquement seulement par les griffes (222) et (223) disposées en couronne (229). 3) Génératrice sans balai (1), selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les griffes (222) et (223) sont disposées en couronne (229) par surmoulage d'un matériau amagnétique (226). 4) Génératrice sans balai (1), selon la revendication 3, caractérisée en ce que les griffes (222) et (223) de chaque élément polaire (220) ou (230) sont reliees les unes aux autres par un anneau de maintien (224) ou (225). 5) Génératrice sans balai (1), selon la revendication 4, caracterisée en ce que l'anneau de maintien (224) ou (225) est obtenu de matière avec les griffes (222) ou (223). 6) Génératrice sans balai (1), selon l'une quelconque des revendications 1 et 5, caractérisée en ce que la couronne (229) est portée par un moyeu (221) en matériau amagnétique (226). 7) Génératrice sans balai (1), selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le moyeu (221) est obtenu de matière avec la couronne (229). 8) Génératrice sans balai (1), selon la revendication 3, caractérisée en ce que des pales de ventilation (227) sont obtenues de matière avec la couronne (229) de matériau amagnétique (226). 9) Génératrice sans balai (1), selon la revendication 6, caractérisée en ce que des pales de ventilation (228) sont obtenues de matière avec le moyeu (221) de matériau amagnétique (226). 10) Génératrice sans balai (1), selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le moyeu (221) est surmoulé sur une poulie (5) à 1 'intérieur de laquelle est ménagé un alésage apte à recevoir au moins un roulement à billes (51) ou (52), poulie (5) dont l'extrémité libre comporte au moins une gorge apte à recevoir une courroie d'entraînement (6).