Brevet FR2639162A3 — publié le 19900518

FR 2639162 A3 19900518 FR 8915034 A 19891116 ALTERNATEUR A VENTILATION FORCEE, EN PARTICULIER POUR VEHICULES MOTORISES La présente invention se rapporte de façon générale à des alternateurs à ventilation forcée, en particulier pour des applications automobiles. En particulier, l'invention se rapporte à un alternateur du type comportant un carter comprenant deux portions axialement interconnectées, une portion avant et une portion arrière respectivement, un rotor comprenant un arbre supporté par le carter et d'ou s'étendent radialement deux plaques polaires, se faisant face, avec des doigts polaires qui s'interpénètrent, un bobinage de stator avec des tôles respectives et des têtes de bobine entourant le rotor, et des moyens de ventilation forcée comprenant deux roues de ventilateur, une roue avant et une roue arrière, respectivement, portées par l'arbre du rotor. Quand un alternateur de ce type fonctionne, la température du rotor et du stator tend à augmenter, provoquant une augmentation correspondante de la résistance des bobinages respectifs et, en particulier, une réduction conséquente de l'intensité d'excitation, de sorte que le rendement de l'alternateur baisse. Le but de la présente invention est de fournir un alternateur du type défini au début qui ait une ventilation forcée très efficace pour réduire les effets défavorables résultant de l'élévation de température en fonctionnement et améliorer ainsi le rendement de l'alternateur. Selon l'invention, on atteint ce but grâce à la combinaison suivante de caractéristiques: -la portion arrière du carter présente des ouvertures d'entrée à son extrémité axiale et des ouvertures de sortie sur sa face radiale pour le flux d'air créé par la roue arrière du ventilateur. - la portion avant du carter est ouverte à son extrémité opposée à la portion arrière du carter et, dans la région correspondant aux tôles du stator, présente une pluralité de séries circonférentielles d'ouvertures latérales communiquant avec des conduits respectifs de direction axiale qui sont formés par des évidements intérieurs dans la portion avant du carter et sont ouverts en direction de l'extrémité ouverte de cette portion. - la roue avant du ventilateur est située à l'extérieur de l'extrémité ouverte de la portion avant du carter et elle est conçue pour aspirer un flux d'air dans le carter, en provenance des ouvertures latérales, en direction de l'extrémité ouverte de la portion avant du carter. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit et en se référant aux dessins joints, fournis à titre d'exemple non limitatif, sur lesquels: La figure 1 est une coupe axiale schématique d'un alternateur à ventilation forcée conforme à l'invention. La figure 2 est une coupe axiale de l'un des composants de l'alternateur, et La figure 3 est une vue en élévation axiale dans la direction de la flèche 3 de la figure 1. En se référant aux dessins, l'alternateur conforme à l'invention comporte un carter 1 qui contient un stator la et un rotor 2 dont l'arbre 3 est supporté coaxialement pour être entraîné en rotation dans le stator la. Le carter I est constitué d'un carter formé par une portion arrière 4 de carter et une portion avant 5 de carter reliées ensemble axialement au moyen de vis 6. La portion arrière 4 du carter présente une paroi d'extrémité 7 qui est munie d'ouvertures axiales 10 et forme une partie centrale à moyeu 8 pour supporter en rotation l'une des extrémités de l'arbre 3 du rotor 2 au moyen d'un roulement 9. Une paroi latérale 11 est reliée à la paroi d'extrémité 7 et présente des ouvertures radiales 12. Les autres composants de l'alternateur (un circuit redresseur 13, un régulateur de tension 14, un porte-balais 15) sont fixés à la surface extérieure de la paroi d'extrémité 7 et enfermés dans un couvercle protecteur 16 fixé à la paroi.7 au moyen des vis 6 et muni à son tour d'ouvertures d'extrémité 17 dirigées selon l'axe. La portion avant 5 du carter, représentée plus en détail sur les figures 2 et 3, présente une paroi latérale 18 et une extrémité ouverte 19 qui fait face en direction opposée à la paroi d'extrémité 7 de la portion arrière 4 et qui est formée avec un moyeu central 20 pour supporter l'autre extrémité de l'arbre 3 du rotor 2 au moyen d'un roulement 21. La paroi latérale 18 présente une pluralité de séries circonférentielles d'ouvertures latérales 22 communiquant avec une série circonférentielle de conduits 23, de direction axiale, constitués par des évidements formés dans la paroi latérale 18. Comme on peut clairement le voir sur les figures 2 et 3, chaque conduit axial 23 a une section droite (il est commode qu'elle soit triangulaire ou carrée) qui est inclinée en direction de l'axe A de l'alternateur et a une base ouverte. Les conduits 23 sont obturés à leurs extrémités qui font face à la portion arrière 4 du carter par l'extrémité arrière lla de la paroi latérale 1 de cette portion arrière du carter, mais sont ouverts à leurs extrémités opposées, c'est-à-dire en direction de l'extrémité ouverte 19 de la portion avant 5 du carter. Les ouvertures latérales 22 peuvent être orientées radialement ou, de façon plus commode, peuvent être disposées en groupes d'ouvertures inclinées à axes parallèles. Cette disposition facilite la fabrication de la portion arrière 5 du carter puisqu'elle permet de la sortir plus facilement de la matrice si elle est fabriquée par moulage par injection. Le paquet de tôles du stator est repéré 24 et sa surface circonférentielle extérieure est située en correspondance avec les conduits 23 et par consequent elle se trouve en face des ouvertures latérales 22. Les têtes des bobinages du stator, qui dépassent, aux extrémités opposées, hors du paquet de tôles 24, sont repérées 25 et 26 et le bobinage d'excitation du rotor 2 est repéré 27. Ce dernier présente une configuration généralement connue et ne sera donc pas décrit en détail. Aux fins de la présente invention, il suffit de dire qu'il comporte deux plaques polaires 28 qui se font face, sont clavetées sur l'arbre 3 et présentent des doigts polaires respectifs 29, repliés, de direction axiale et dont les extrémités 40 s'interpénètrent. Deux roues de ventilateurs, une roue arrière et une roue avant 31, respectivement, sont portées par l'arbre 3 du rotor 2 et sont conçues pour réaliser la ventilation forcée du rotor et du stator lorsque l'alternateur fonctionne. La roue 30 du ventilateur est située dans la portion arrière 4 du carter, dans la région définie par la tête 25 du bobinage arrière du stator, tandis que la roue avant 31 du ventilateur est disposée immédiatement à l'extérieur de l'extrémité ouverte 19 de la portion avant 5 du carter. La roue arrière intérieure 30 du ventilateur est du type mixte à pales "spécialisées", c'est-à-dire dont les formes sont alternativement prévues pour créer un flux axial et un flux radial de ventilation, respectivement. En fonctionnement, les conformations et dispositions des roues 30 et 31 du ventilateur, ainsi que celles du carter 1 décrites ci-dessus, permettent d'obtenir un rendement de refroidissement considérablement meilleur que ce qui est le cas avec les alternateurs conventionnels; de façon plus particulière, les roues du ventilateur créent deux flux d'air sensiblement distincts à l'intérieur du carter 1 du stator. La roue 30 aspire l'air, en provenance de l'extérieur, par les ouvertures radiales 17 dans le couvercle 16 et par les ouvertures 10 dans la portion arrière 4 du carter, et le distribue axialement à travers les doigts polaires 29, 30 et le bobinage d'excitation 27 du rotor 2 et radialement à travers la tête 25 du bobinage arrière des stators. Le flux d'air créé par la roue arrière 30 du ventilateur sort du carter 1 par les ouvertures radiales 12 prévues dans la portion arrière 4 du carter. Par contre la roue avant 31 du ventilateur aspire l'air, en provenance de l'extérieur, par les ouvertures latérales 22, créant dans les conduits 23 un flux axial qui passe sur le paquet de tôles 24 et sur la tête avant 26 du bobinage. Puis l'air aspiré par la roue 31 du ventilateur est évacué par SR 5291T/GL SR 5291 lT/CL l'extrémité ouverte 19 de la portion avant 5 du carter. La position extérieure de la roue 31 du ventilateur lui permet d'avoir un diamètre extérieur égal à celui du carter 1, ce qui permet d'obtenir un excellent rendement du flux de ventilation. REVENDICATIONS 1. Alternateur à ventilation forcée, en particulier pour véhicules motorisés, comportant un carter comprenant deux portions axialement interconnectées, une portion avant et une portion arrière respectivement, un rotor comprenant un arbre supporté par le carter et d'o s'étendent radialement deux plaques polaires, se faisant face, avec des doigts polaires qui s'interpénètrent, un bobinage de stator avec des tôles respectives et des têtes de bobine entourant le rotor, et les moyens de ventilation forcée comprenant deux roues de ventilateur, une roue avant et une roue arrière, respectivement, portées par l'arbre du rotor, caractérisé en ce que: - la roue arrière (30) du ventilateur est située dans la portion arrière (4) du carter et elle est conçue pour créer un flux d'écoulement axial - radial, depuis l'extérieur, vers l'intérieur du carter, en direction du rotor 2) et en direction des têtes (25) de bobines du stator respectivement. - la portion arrière (4) du carter présente des ouvertures d'entrée (10) à son extrémité axiale et des ouvertures de sortie (12) sur sa face radiale pour le flux d'air créé par la roue arrière (30) du ventilateur. - la portion avant- (5) du carter est ouverte à son extrémité (19) opposée à la portion arrière (4) du carter et, dans la région correspondant aux tôles (24) du stator, présente une pluralité de séries circonférentielles d'ouvertures latérales (22) communiquant avec des conduits respectifs (23) de direction axiale qui sont formés par des évidements intérieurs dans la portion avant (5) du carter et sont ouverts en direction de l'extrémité ouverte (19) de cette portion. - la roue avant (31) du ventilateur est située à l'extérieur de l'extrémité ouverte (19) de la portion avant (5) du carter et elle est conçue pour aspirer un flux d'air dans le carter (1), en provenance des ouvertures latérales (22), en direction de l'extrémité ouverte (19) de la portion avant (5) du carter. 2. Alternateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures latérales (22) sont disposées en groupes d'ouvertures inclinées, à axes parallèles. 3. Alternateur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les conduits (23), de direction axiale, ont des sections droites qui convergent en direction de l'axe (A) du carter (1).