Brevet FR2660123A1 — publié le 19910927

La présente invention concerne d'une manière générale les alternateurs, notamment pour véhicules automobiles et plus particulièrement les alternateurs dans lesquels le flux magnétique d'excitation est produit par des aimants permanents montés dans le rotor. Ce type particulier d'alternateurs présente de nombreux avantages En effet, bien que leur stator soit de forme classique, leur structure générale est simplifiée et ils présentent une grande robustesse de fonctionnement. De plus, pour une puissance délivrée identique, leur encombrement axial est beaucoup plus faible que celui d'un alternateur classique, ce qui facilite leur implantation dans le capot moteur. Cependant, de tels appareils ont besoin d'être refroidis en cours de fonctionnement de manière à ce qu'ils restent à une température limitée leur permettant d'assurer un rendement optimal. Ce refroidissement est obtenu en général par une ventilation forcée à travers l'appareil à refroidir au moyen d'une roue de ventilateur. Cette roue de ventilateur est en général disposée à l'extérieur de l'appareil, quelquefois à l'intérieur du carter dans lequel est implanté l'ensemble électrique de l'alternateur. Dans tous les cas, la présence d'une telle roue de ventilateur augmente l'encombrement axial de l'ensemble de l'alternateur d'une manière telle qu'elle peut annuler les avantages inhérents à l'utilisation d'aimants permanents. La présente invention résoud ces problèmes, et propose à cet effet un alternateur, notamment pour véhicules automobiles, comprenant un carter dans lequel sont disposés un ensemble stator et un ensemble rotor, l'ensemble rotor comportant un moyeu central rendu solidaire en rotation d'un arbre d'entraînement, ledit moyeu central étant relié par des jambages à une jante circulaire à la périphérie extérieure de laquelle sont disposés des aimants permanents sur une couronne, caractérisé en ce que le rotor constitue des moyens de ventilation axiale et des moyens de ventilation radiale. Les moyens de ventilation axiale sont constitués par les jambages qui présentent une section oblongue, dite en aile d'avion, dont l'axe est incliné par rapport à l'horizontale et forment ainsi des pales de ventilation. Les moyens de ventilation radiale sont constitués d'aubes ménagées de matière à la périphérie de la jante circulaire du rotor. Ainsi, le rotor suivant l'invention comprend tous les moyens de ventilation nécessaires à un rendement optimum d'un alternateur du type précité sans augmenter son encombrement axial. La description qui va suivre en regard des dessins annexés fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. la figure 1 est une vue en coupe d'un alternateur équipé suivant l'invention; la figure 2 est une vue d'un rotor d'alternateur suivant la flèche F de la figure 1. L'alternateur représenté en coupe à la figure 1 comporte un carter il réalisé de manière classique par moulage, un stator 12 et un rotor 13 tournant à l'intérieur du stator. De manière connue en soi, l'ensemble rotor 13 est rendu solidaire d'un arbre 14 et l'ensemble ainsi constitué est supporté par des paliers 15,16 montés dans le carter 11. L'arbre 14 dépasse du palier 16 et du carter 11, de manière à pouvoir recevoir sur son extrémité une poulie 17 qui, par l'intermédiaire d'une courroie constitue l'accouplement à un dispositif moteur tel que le moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. Le carter 11 supporte un stator 12 qui peut être d'une construction feuilletée classique 18 avec un bobinage d'induit logé dans des encoches et dont les parties extérieures sont représentées en 19. Comme représenté sur la figure 2, le rotor 13 se présente sous la forme générale d'une roue réalisée par moulage en matériau tel que l'aluminium. Le rotor 13 comporte un moyeu central 20, dans lequel est ménagé un alésage cylindrique 21 au travers duquel le rotor 13 est emmanché sur l'arbre 14. Le moyeu 20 du rotor 13 est relié à une jante circulaire 22 au moyen de jambages 23. Ces jambages 23, au nombre de huit dans l'exemple représenté sont répartis angulairement, de manière uniforme et leurs axes sont radiaux. Suivant un aspect de l'invention, lesdits jambages 23 constituent les moyens de ventilation axiale de l'alternateur. A cet effet, ainsi qu'il est illustré en particulier en 24 sur la figure 1, leur section est de forme générale oblongue, dite en aile d'avion, et inclinée par rapport à un plan horizontal. Ainsi qu'on le remarque l'inclinaison du jambage supérieur est inversée par rapport à celle du jambage inférieur. Ces dispositions particulières font que les jambages 23 constituent en quelque sorte les pales d'un ventilateur aspirant l'air extérieur par des ouies de ventilation 30 ménagées dans le carter 11. La jante circulaire 22 comporte sur toute sa périphérie extérieure un évidement 25 destiné à recevoir une couronne 26 réalisée en acier et fixée sur la jante circulaire 22 par exemple, par rivetage. A la surface extérieure de cette couronne 26 sont disposés des aimants permanents 27 pour établir le flux d'excitation nécessaire Les axes de ces aimants, parallèles à l'axe de rotation du rotor, sont uniformément répartis autour de l'axe 13. Les faces polaires des aimants permanents 27 successifs sont alternativement de pôles opposés, autrement dit une face polaire nord est encadrée par les faces polaires sud de deux aimants voisins. Suivant un autre aspect de l'invention, le rotor 13 comporte également des moyens de ventilation radiale destinés à refroidir en particulier les extrémités extérieures 19 du bobinage d'induit du stator 12. Ces moyens sont constitués d'aubes 28 ménagés de matière sur toute la périphérie de la jante circulaire 22 et situés au droit desdites extrémités extérieures 19. Ces aubes 28, au nombre de dix-huit dans l'exemple représenté ont une section de forme générale rectangulaire comme illustré en 29 sur la figure 1 et sont répartis angulairement de manière uniforme ou non sur la jante circulaire 22. On remarquera sur la figure 2 que, de manière avantageuse les aubes 28 ne sont pas radiales, l'axe de leur section présentant une inclinaison par rapport au rayon passant par son centre. Cette disposition permet d'augmenter l'effet de brassage de l'air et donc d'améliorer le refroidissement de l'ensemble du stator 12, l'air circulant entre les ouies 30 et des ouvertures 31 prévues dans le carter 11 au droit des extrémités extérieures 19 du bobinage d'induit. Ainsi l'ensemble des moyens de refroidissement nécessaire à un bon rendement de l'ensemble alternateur sont entièrement incorporés au rotor 13, ce qui permet de réaliser l'ensemble d'une telle machine dans un encombrement axial minimum. REVENDICATIONS 1) Alternateur, notamment pour véhicule automobile, comprenant un carter ( 11) dans lequel sont disposés un ensemble stator ( 12) et un ensemble rotor ( 13), l'ensemble rotor ( 13) comprenant un moyeu central ( 20) rendu solidaire en rotation d'un arbre d'entraînement ( 14), ledit moyeu central ( 20) étant relié par des jambages ( 23) à une jante circulaire ( 22) à la périphérie extérieure de laquelle sont disposés des aimants permanents ( 27) sur une couronne ( 26), caractérisé en ce que le rotor ( 13) constitue des moyens de ventilation axiale et des moyens de ventilation radiale. 2) Alternateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de ventilation axiale sont constitués par les jambages ( 23). 3) Alternateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacun des jambages ( 23) présente une section ( 24) de forme générale oblongue, dite en aile d'avion, inclinée par rapport à l'horizontale. 4) Alternateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de ventilation radiale sont constitués par des aubes ( 28) situées à la périphérie de la jante circulaire ( 22). ) Alternateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les aubes ( 28) sont ménagées de matière à la périphérie de la jante circulaire ( 22). 6) Alternateur selon l'une des revendications 4,5, caractérisé en ce que les aubes ( 28) présentent une section ( 29) de forme générale rectangulaire dont l'axe présente une inclinaison par rapport au rayon passant par leur centre. 7) Alternateur selon l'une des revendications 4,5 caractérisé en ce que les aubes ( 28) sont placées au droit des extrémités ( 19) du bobinage d'induit du stator ( 12).