Brevet FR2612349A1 — publié le 19880916

La présente invention a pour objet une carcasse de bobine de conducteurs électriques, destinée à être montée sur un noyau notamment dans un rotor à griffes d'alternateur de petite puissance pour véhicule automobile. Dans les alternateurs équipant les véhicules automobiles, le rotor comprend habituellement deux roues polaires 9 griffes imbriquées, de part et d'autre d'un noyau magnétique traversé par l'arbre du rotor. Autour du noyau, est disposée une bobine inductrice dont la carcasse est constituée d'une partie tubulaire enveloppant le noyau et pourvue à ses extrémités de deux joues approximativement annulaires qui maintiennent et protègent les conducteurs. Les réalisations actuelles donnent de façon générale satisfaction, mais il subsiste encore des problèmes à résoudre. En premier lieu, on rencontre des difficultés d'adaptation de la carcasse sur le noyau du rotor : d'une part, il est souhaitable que la carcasse ait un diamètre intérieur qui permette de la monter facilement sur le noyau, et d'autre part, il est également souhaitable que la carcasse une fois montée et supportant l'enroulement de conducteurs, ne puisse bouger par rapport au noyau , lors d'accélérations brutales ou de vibrations ; on comprend facilement que ces deux exigences sont contradictoires. Différentes solutions, résolvant partiellement ces difficultés, ont déjà été proposées, telles que celles décrites dans le brevet français n' 1 588 631 qui prévoit une fente radiale dans la carcasse de bobine, pour permettre un resserrement autour du noyau au cours de l'opération d'enroulement des conducteurs. Cette disposition peut donner des résultats satisfaisants lorsque la carcasse de bobine est disposée sur un noyau indépendant, ces résultats seraient nuls dans l'utilisation d'un noyau constitué de deux demi-noyaux venant de matière avec chacune des roues polaires à griffes. Il est également connu de prévoir des déformations sur le noyau propres à empêcher la rotation de la bobine sur ledit noyau.La demande de brevet français n 2 447 632 fait connaitre, dans la partie tubulaire de la carcasse de bobine, des déformations qui permettent la pénétration du vernis d'imprégnation, et dont la réalisation implique aussi une complication supplémentaire du moule. La présente invention remédie à l'ensemble de ces inconvénients en créant une carcasse de bobine pourvue de moyens d'adaptation à la fois au diamètre du noyau et à sa longueur qui ne compliquent pas et ne renchérissent pas sa fabrication, cette carcasse de bobine permettant une réalisation aisée en grande série tout en assurant - Une immobilisation parfaite par rapport aux roues polaires et au noyau. - Une bonne conduction thermique pour garantir le refroidissement du bobinage d'excitation. Dans ce but, la carcasse de bobine de conducteurs électriques selon la présente invention, destinée à être montée sur un noyau, notamment dans un rotor à griffes d'alternateur de petite puissance pour véhicules automobiles, et comprenant une partie tubulaire apte à envelopper le noyau, et pourvue à ses extrémités de deux joues approximativement annulaires qui maintiennent et protègent entre eux le ou les conducteurs enroulés autour de la partie tubulaire, est remarquable en ce que la surface intérieure de la partie tubulaire comporte une pluralité de protubérances susceptibles de se déformer élastiquement sous la pénétration du noyau. Selon une autre caractéristique de l'invention, les faces frontales des joues annulaires, comportent une pluralité de protubérances susceptibles de se déformer élastiquement. Ces protubérances sont obtenues de matière par moulage de matière isolante. Dans un autre mode de réalisation, ces protubérances se presentent sous la forme de languettes élastiques. Selon une autre caractéristique de l'invention, la partie tubulaire de la carcasse de bobine a une configuration polygonale. La configuration polygonale de la partie tubulaire est dodécagonale. La description qui va suivre en regard des dessins annexés fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée, dessins selon lesquels - La figure 1 représente un rotor d'alternateur muni d'une carcasse de bobine inductrice classique. - La figure 2 représente une carcasse de bobine inductrice selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention. - La figure 3 représente une vue de côté de la carcasse de bobine, selon le mode préférentiel de réalisation de l'invention. - La figure 4 représente une section A-A de la figure 3. - La figure 5 représente une section B-B de la figure 3. - La figure 6 représente en coupe un rotor d'alternateur muni de la carcasse de bobine selon le mode preférentiel de réalisation de l'invention. - La figure 7 représente un détail agrandi VII de la figure 6. - La figure 8 représente, selon un autre plan de. coupe, un rotor d'alternateur muni de la carcasse de bobine d'après le mode préférentiel de réalisation de l'invention. - La figure 9 représente un détail agrandi IX de la figure 8. - La figure 10 représente une carcasse de bobine selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, avant obtention des protubérances. - La figure 11 représente une carcasse de bobine selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, après obtention des protubérances. - La figure 12 représente un premier mode de réalisation des protubérances sur une carcasse métallique. - La figure 13 représente un second mode de réalisation des protubérances sur une carcasse métallique. - La figure 14 représente un troisième mode de réalisation des protubérances sur une carcasse métallique. Le rotor d'alternateur 1, tel que représenté de façon classique à la figure 1, se compose d'un arbre 2, sur une partie de la longueur duquel sont ménagées des stries 21 afin de maintenir à rotation deux roues polaires à griffes 4 et 5 emmanchées à force sur ledit arbre 2. Les deux roues polaires à griffes 4 et 5 sont disposées en vis å-vis de manière à ce que leurs griffes 41 et 51 s'imbriquent les unes dans les autres afin de former une alternance de pôles Nords et de pôles Suds lorsque le rotor 1 tourne au regard d'un induit (non représenté). Chacune des deux roues polaires à griffes 4 et 5 comporte un deminoyau 42 et 52 de section circulaire ménagé axialement.Une carcasse 10 portant une bobine excitatrice 3 est disposée sur le noyau 42-52 formé par les deux demi-noyaux 42 et 52, et à l'intérieur des griffes 41 et 51 de manière à polariser lesdites griffes 41 et 51. Un collecteur 6 de matière isolante est emmanché sur une des extrémités de l'arbre 2 et au contact d'une des roues polaires à griffes 4, et porte deux bagues collectrices 61 et 62 auxquelles sont connectées les deux extrémités 31 et 32 du fil constituant la bobine excitatrice 3, et ceci afin d'alimenter ladite bobine excitatrice 3 par l'intermédiaire de deux balais (non représentés). Un ventilateur 7 constitué d'un disque 71 sur la périphérie duquel sont disposées une pluralité de pales de ventilation 72 est accolé sur l'autre roue polaire à griffes 5. Les alternateurs de conception moderne, tournant à des vitesses tres élevées, l'homme de l'art comprendra facilement qu'un des inconvénients d'un tel rotor 1 d'alternateur réside dans l'immobilisation en rotation de la carcasse 10 de bobine excitatrice 3 par rapport aux roues polaires à griffes 4 et 5 et par conséquent aux deux demi-noyaux 42 et 52, comme expliqué précédemment. Pour ce faire, la demanderesse a été amenee à concevoir un noyau 42-52 de section polygonale et par conséquent un moyeu de carcasse 10 de section analogue. Sachant que les deux roues polaires à griffes 4 et 5, doivent être strictement identiques, ceci afin de les fabriquer avec une seule machine (l'achat d'une machine supplémentaire représentant un investissement très lourd), il faudra prévoir un polygone permettant de décaler les griffes 41 par rapport aux griffes 51, afin de les imbriquer alternativement les unes dans les autres, tout en s'assurant que les deux demi-noyaux 42 et 52 soient disposés l'un au regard de l'autre sans décalage. Afin de réunir ces deux conditions, chacun des deux demi-noyaux 42 et 52 devra comporter autant de côtés que les deux roues polaires à griffes 4 et 5 comportent de griffes 41 et 51 à elles deux. Dans l'exemple représenté aux figures, et dans la majorité des rotors d'alternateurs de petite puissance utilisés sur les véhicules automobiles, le rotor 1 comporte six paires de griffes 41 et 51 soient au total douze griffes 41 et 51. Par conséquent, la section du noyau 42-52 sera un polygone possédant douze côtés, soit un dodécagone. Les figures 2 et 3 représentent une carcasse 10 de bobine excitatrice 3, selon le mode préférentiel de réalisation de l'invention, obtenue par moulage de matière isolante. La carcasse 10 comporte un moyeu tubulaire 110 de section dodécagonale, aux extrémités duquel sont ménagés deux joues 120 et 130. Chacun de ces deux flasques d'extrémité 120 et 130 est de forme sensiblement annulaires comportant en leur centre un évidement dodécagonal correspondant à la section interne du moyeu tubulaire 110. Leurs périphéries extérieures comportent une pluralité de pétales 121 et 131 qui, lorsque la carcasse de bobine sera placée sur le noyau 42-52, seront repliées sous les griffes 41 et 51. La joue d'extrémité 130 possède des moyens de connexion 122 et 123 des extrémités 31 et 32 du fil constituant la bobine excitatrice 3. Les moyens de connexion 122 servent à connecter l'extrémité 31 du fil constituant la bobine excitatrice 3 se trouvant située en contact direct avec le moyeu 110 de la carcasse 10 et sous les différentes couches de spires constituant ladite bobine excitatrice 3. L'extrémité 31 du fil passe par une fente 122a à l'extérieur de la joue d'extrémité 130, est disposée derrière un flan de recouvrement 122b prévu a' cet effet, et s'enroule autour d'un picot 122c. Il est à noter que la fente 122a aurait pu être remplacée par un perçage à l'endroit adéquate, mais le bobinage de la bobine excitatrice 3 n'aurait pu être realisée par une machine automatique. Les moyens de connexion 123 servent à connecter l'extrémité 32 du fil constituant la bobine excitatrice 3 se trouvant située à la surface des couches de spires constituant ladite bobine excitatrice 3, lequel sort par une cavité 123a prévue à cet effet, et vient s'enrouler autour d'un picot 123c. Lorsque la carcasse 10 de bobine excitatrice 3 se trouve disposée sur le noyau 42-52, les petales 131 se situent sous les griffes 41 et sont repliées sous cellesci, ce qui permet aux picots 122c et 123c de sortir entre les griffes 41. Le montage d'un rotor 1, dont les deux roues polaires à griffes 4 et 5 sont équipées chacune d'un deminoyau 42 et 52 s'effectue de la manière suivante La roue polaire à griffes 5, munie de son demi-noyau 52 est emmanchée à force sur la partie striée 21 de l'arbre 2. La carcasse 10 sur laquelle a été préalablement bobinée la, bobine excitatrice 3, et ont été raccordées les extrémités 31 et 32 du fil de bobine 3 respectivement sur les picots 122c et 123c, est disposée sur le demi-noyau 52. La deuxième roue polaire à griffes 4 est emmanchée à force sur la partie striée 21 de l'arbre 2 en prenant garde que les griffes 41 et 51 soient décalées correctement, de manière à ce que la section du demi-noyau 42 se situe exactement au regard de la section du demi noyau 52, et ce jusqu'à ce que les deux demi-noyaux 42 et 52 soient en contact intime afin d'éviter la formation d'un entrefer 45 qui perturberait le bon fonctionnement d'un tel rotor 1. Le collecteur 6 est ensuite disposé contre la roue polaire à griffes 4 tout en raccordant les extrémités 31 et 32 du fil de bobine 3, un ventilateur 7 est ensuite accole à l'autre roue polaire à griffes 5. L'homme de l'art comprendra facilement que la section dodécagonale du moyeu 110 de la carcasse 10 de bobine excitatrice 3 ne permettra de limiter sa rotation sur le noyau 42-52 de même section, seulement si la surface interne du moyeu 110 épouse parfaitement la surface externe dudit noyau 42-52. Cette condition est contradictoire avec le fait que, pour éviter toute déformation de la carcasse 10 de bobine 3, il est nécessaire de laisser un jeu substantiel entre la surface interne du moyeu 110 de la carcasse 10 et la surface externe du noyau 42-52, de même, entre les joues d'extrémité 120 et 130 et la surface interne des roues polaires à griffes 4 et 5. La section dodécagonale aura malgré cela pour effet de limiter la rotation à quelques degrés. Pour éviter cela, la demanderesse a prévu, sur la carcasse 10, des protubérances 111 pouvant se déformer élastiquement afin de compenser le jeu substantiel entre le moyeu 110 de la carcasse 10 et le noyau 42-52, ainsi qu'entre les joues 120 et 130 et la surface interne des deux roues polaires à griffes 4 et 5. Sur les figures 2 et 3 sont représentées, sur la face interne du moyeu 110 de la carcasse 10, une pluralité de protubérances 111 constituées de zones pentues 111a s'étendant à partir d'une extrémité du moyeu 110 jusqu'approximativement l'axe de symétrie de la carcasse 10, où les sommets des zones pentues 111a forment des arêtes 111b dirigées vers le centre du moyeu 110 de la carcasse 10. Les figures 4 et 5 représentent des sections respectivement A-A et B-B de la figure 3 sur lesquelles sont représentées plus distinctement les protubérances 111, formées d'une zone pentue 111a et d'une arête 111b. On remarquera aussi que les protubérances 111 sont alternativement dirigées dans des sens opposés. Des protubérances 112 sont également ménagées sur les joues d'extrémité 120 et 130 et sont constituées de bourrelets disposés entre deux pétales 121 ou 131 consécutifs. Dans un autre mode de réalisation (non représenté) les protubérances 111 pourront être constituées de languettes, dont l'une des extrémités serait dirigée vers l'intérieur du moyeu 110 et l'autre extrémité serait solidaire de l'extrémité dudit moyeu 110 afin qu'elles se forment lors du montage du rotor 1, et qu'elles compensent le jeu substantiel entre le noyau 42-52 et 0a carcasse 10 de bobine excitatrice 3, les protubérances 112 quand à elles, peuvent être remplacees par les memes languettes qui seraient dirigées vers l'extérieur de la carcasse 10 et prendraient appui sur la surface interne des roues polaires à griffes 4 et 5. De manière avantageuse, afin d'obtenir une bonne conduction thermique entre la bobine excitatrice 3 et les deux roues polaires à griffes 4 et 5, la matière isolante constituant la carcasse 10 de bobine excitatrice 3, pourra être chargée de fibres métalliques. Les figures 6 et 8 representent selon deux plans de coupe différents, un rotor 1 d'alternateur équipé d'une carcasse 10 de bobine excitatrice 3 selon l'invention, et comportant un arbre 2 sur lequel sont emmanchées å force deux roues polaires à griffes 4 et 5 comportant chacune un demi-noyau 42 et 52 de section dodécagonale, un collecteur 6 étant accolé à la roue polaire à griffes 4 tandis qu'un ventilateur 7 est accolé à la roue polaire à griffes 5. Les pétales 121 et 131 des joues d'extrémité 120 et 130 de la carcasse 10 de la bobine excitatrice 3 sont pliés, et en contact avec la surface interne des griffes 51 et 41, la connexion des extrémités 31 et 32 du fil constituant la bobine 3 se faisant entre les griffes 41. A la figure 7, est représenté à plus grande échelle, un détail VII de la figure 6 sur lequel on distingue une protubérance 111 permettant de rattraper le jeu substantiel 8 situé entre le moyeu 110 de la carcasse 10 de bobine excitatrice 3 et le noyau 42-52. A la figure 9, est représenté à plus grande échelle, un détail IX de la figure 8 sur lequel on distingue une protubérance 112 permettant de rattraper le jeu substantiel 9 situé entre les joues d'extrémité 120 et 130 de la carcasse 10 de la bobine excitatrice 3 et la surface interne des roues polaires à griffes 4 et 5. Les connexions entre les extrémités 31 et 32 de la bobine excitatrice 3 sont enroulées autour des picots 122c et 123c de manière à réaliser leur connexion aux fils 61 et 62 du collecteur 6 réalisant la liaison électrique entre les picots 122c et 123c, et les bagues collectrices 61 et 62. La figure 10 représente un autre mode de réalisation de l'invention, selon lequel, les arêtes 10a d'un tube 10 de section dodécagonal sont découpées à une longueur prédéterminée de manière à ce que chacune des surfaces lOb circonvoisines, obtenues après découpe, soient pliées perpendiculairement à l'axe du tube 10 et vers l'extérieur de celui-ci afin que la totalité des surfaces pliées circonvoisines 10b forment à chaque extrémité du tube 10, un flasque approximativement annulaire. L'obtention des protubérances 111 sera réalisée par une opération ultérieure comme représenté à la figure 11, où l'on voit des zones pentues 11la, selon le mode de réalisation précédent, lesquelles sont obtenues conformément à la figure 12 par des crevés lllc. Les protubérances 111, pourront également selon la figure 13 être réalisées par découpage de languettes 111d sur le moyeu 110, languettes 111d qui, dirigées vers l'intérieur du moyeu tubulaire 110, assureront la compensation du jeu substantiel 8. Les protubérances 111 pourront également être obtenues par emboutissage du moyeu 110, formant un bossage 111e dirigé vers l'intérieur du moyeu tubulaire 110, comme représenté à la figure 14. Il est évident que pour supprimer une éventuelle translation axiale de la carcasse 10 de bobine excitatrice 3 sur le noyau 42-52, chacune des surfaces 10b constituant les flasques d'extrémité, pourra être munie de l'un quelconque des types de réalisation des protubérances 111, représentées aux figures 12 à 14. L'avantage de fabriquer une carcasse de bobine 10 métallique, plutôt qu'une carcasse de bobine 10 de matière isolante, réside dans le fait que les calories engendrées par la bobine excitatrice 3 sont facilementevacuees vers les roues polaires à griffes 4 et 5. Il est évident que l'invention ne se limite pas strictement aux modes de réalisation décrit précédemment, mais bien au contraire embrasse tous les types de carcasses 10 de bobine excitatrice 3 possédant un rattrapage de jeu de la carcasse de bobine 10 par rapport au noyau 42-52. REVENDICATIONS 1) Carcasse (10) de bobine de conducteurs électriques (3) destinée à être montée sur un noyau (4252), notamment dans un rotor à griffes (1) d'alternateur de petite puissance pour véhicules automobiles, comprenant une partie tubulaire (110) apte à envelopper le noyau (4252), et pourvue à ses extrémités de deux joues (120) et (130) approximativement annulaires qui maintiennent et protègent le ou les conducteurs (3) enroulés autour de la partie tubulaire (110), caractérisée en ce que la surface intérieure de la partie tubulaire (110), comporte une pluralité de protubérances (111) susceptibles de se déformer élastiquement sous la pénétration du noyau (4252). 2) Carcasse (10) de bobine de conducteurs électrique (3), selon la revendication 1, caractérisée en ce que les faces frontales des joues annulaires (120) et (130), comportent une pluralité de protubérances (112) faisant saillie à l'extérieur des joues (120) et (130) et susceptibles de se déformer élastiquement sous la pression des roues polaires (4) et (5) qui l'emprisonnent. 3) Carcasse (10) de bobine de conducteurs électriques (3), selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les protubérances (111) et (112) sont obtenues de matière avec la carcasse (10) de matière isolante. 4) Carcasse (10) de bobine de conducteurs électriques (3), selon les revendications 1 et 3, caractérisée en ce que les protubérances (111) ménagées sur le moyeu (110) de la carcasse (10) sont constituées de zones pentues (111a) s'étendant axialement sur la périphérie interne du moyeu tubulaire (110) et dont les sommets forment des arêtes (îîîb) dirigées vers l'intérieur dudit moyeu tubulaire (110). 5) Carcasse (10) de bobine de conducteurs électriques (3), selon les revendications 1 et 3, caractérisée en ce que les protubérances (111) sont constituées d'une pluralité de languettes qui s'étendent axialement et sont dirigées vers l'intérieur du moyeu tubulaire (110). 6) Carcasse (10) de bobine de conducteurs électriques (3), selon les revendications 2 et 3, caractérisée en ce que les protubérances (112) sont constituées de bourrelets situés sur les faces extérieures des joues d'extrémité (120) et (130) et sont dirigés vers l'extérieur de la carcasse (10). 7) Carcasse (10) de bobine de conducteurs électriques (3), selon les revendications 2 et 3, caractérisée en ce que les protubérances (112) sont constituées d'une pluralité de languettes qui s'étendent circonférentiellement sur les joues d'extrémité (120) et (130), et sont dirigées vers l'extérieur de la carcasse (10) de bobine (3). 8) Carcasse (10) de bobine de conducteurs électriques (3), selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les protubérances (111) et (112) sont constituées de crevés (Illc). 9) Carcasse (10) de bobine de conducteurs électriques (3), selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyeu tubulaire (110) est de section polygonale. 10) Carcasse (10) de bobine de conducteurs électriques (3), selon la revendication 9, caractérisée en ce que la section polygonale du moyeu tubulaire (110) comporte autant de côtés que le rotor (1) comporte de griffes (51) et (52). 11) Carcasse (10) de bobine de conducteurs électriques (3), selon la revendication 10, caractérisée en ce que la section du moyeu tubulaire (110) est dodécagonale. 12) Procédé d'obtention d'une carcasse (10) de bobine de conducteurs électriques (3), selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il consiste à ménager, aux extrémités d'un tube (10), une pluralité de fentes longitudinales également réparties autour du tube (10), puis à plier vers l'extérieur du tube (10), les surfaces (lOb) circonvoisines ainsi délimitées, de manière à former sur un même plan, aux extrémités de la partie tubulaire, une pluralité de pétales (lOb) constituant les joues annulaires de la carcasse (10) de bobine, les protubérances (111) et (112) étant obtenues par une opération d'emboutissage de la carcasse (10) de bobine (3). 13) Procédé d'obtention d'une carcasse (10) de bobine de conducteurs électriques (3), selon les revendications 1 et 12, caractérisé en ce que les protubérances (111) sont obtenues par une opération d'emboutissage du moyeu (110) de la carcasse (10) de bobine (3). 14) Procédé d'obtention d'une carcasse (10) de bobine de conducteurs électriques (3), selon les revendications 2 et 12, caractérisé en ce que les protubérances (112) sont obtenues par une opération d'emboutissage des joues (120) et (130) de la carcasse (10) de bobine (3).