Brevet FR2667994A3 — publié le 19920417

FR 2667994 A3 19920417 FR 9109736 A 19910731 "Machine électrique, notamment générateur de courant alternatif pour des véhicules automobiles." Dans les générateurs pour véhicules de chemin de fer, il est connu d'obtenir une protection thermique du générateur en détectant et en définissant par l'intermédiaire d'un convertisseur de courant distinct, la valeur réelle du courant du générateur et en la limitant à une valeur préalablement fixée. Cette limitation s'effectue indépendamment des températures intervenant effectivement sur le générateur. Des conditions d'exploitation essentielles du générateur, telles que la température environnante, le débit d'air, et la température de l'air aspiré ne sont alors pas pris en compte, de sorte que pour de basses températures, le générateur n'est pas exploité avec la puissance maximale thermiquement admissible. Par le document DE-OS 31 47 905, il est connu de rapporter des détecteurs de température dans le paquet de tôles du stator de la machine électrique et par l'intermédiaire de la détection de température à cet endroit, de mettre en circuit la soufflerie supplémentaire, ou bien de mettre hors circuit la machine lorsque des valeurs limites sont atteintes. La température des parties thermiquement critiques de la machine, telles que par exemple les enroulements du sta tor, ne sont alors détectées qu'indirectement, de sorte que les mesures de protection ne deviennent éventuellement efficaces qu'avec retard pour une température croissante, ou bien sont à nouveau supprimées pour une température décroissante. Comme dans les générateurs de courant triphasé pour véhicules automobiles, les ponts redresseurs, ainsi que les régulateurs de tension sont particulièrement sensibles à la température du fait des semi-conducteurs qui y sont utilisés, on a, conformément au document US-A 4 890 050 ou bien au document DE-OS 38 43 163 disposé dans le régulateur lui-même, l'interrupteur thermique ou bien un détecteur de température qui, par suite de la fixation du régulateur sur le carter du générateur, détecte en même temps la température du générateur, de sorte que lorsqu'une température maximale admissible est atteinte, le courant d'excitation du générateur est coupé par l'inter- rupteur thermique ou bien réduit par le régulateur dans une mesure telle que la température maximale admissible n'est pas dépassée.Dans ce cas également, du fait de la détection insuffisante de la température des parties particulièrement exposées à la température telles que les diodes redresseuses et l'enroulement du stator, ainsi que du fait du retard lors de la mesure de la température, une utilisation maximale des générateurs n'est pas possible pour des raisons de sécurité. On sait enfin, par le document DE-OS 38 04 679 détecter la température limite pour une protection thermique de surcharge de machines électriques par un détecteur de température qui est échauffé par le courant d'air de la machine. On peut ainsi certes détecter dans une large mesure, la température environnante, le débit d'air ainsi que la température de l'air de refroidissement aspiré, ainsi que l'état de charge électrique, mais la température sur des zones particulièrement critiques de la machine n'est alors pas, ou bien trop peu prise en compte. La protection des composants thermiquement critiques des générateurs de courant triphasé de véhicules, surtout des enroulements de stators et de redresseurs, serait en conséquence, dans une telle solution, insuffisante pour des conditions de fonctionnement extrêmes. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients de ces solutions connues et concerne à cet effet, une machine électrique, de préférence générateur de courant triphasé, pour l'alimentation de réseaux de bord de véhicules, avec un refroidissement par air, machine électrique dans laquelle, des parties de la machine produisant de la chaleur de pertes, telles que l'enroulement du stator, le redresseur et le régulateur de tension, sont exposées à un courant d'air de refroidissement et cèdent leur chaleur de pertes directement à l'air de refroidissement, ainsi qu'avec au moins un détecteur de température disposé dans le courant d'air de refroidissement et qui coopè- re avec un organe de limitation de la température de l'air, machine électrique caractérisée en ce qu'au moins un détecteur de température est rapporté sur la machine électrique dans la zone d'une sortie d'air de refroidissement. La disposition conforme à l'invention d'un détecteur de température dans la zone de sortie de l'air de refroidissement présente l'avantage qu'avec une mesure de température à cet emplacement, toutes les conditions essentielles de fonctionnement, telles que la température environnante, le débit d'air, la température de l'air aspiré et la charge électrique des composants thermiquement critiques disposés dans le courant d'air de refroidissement, sont détectées de façon directe et actuelle pour améliorer de cette fa çon, la protection thermique du générateur.En outre, on peut ainsi obtenir une augmentation de la puissance de la machine électrique jusqu'à la limite maximale admissible de température de l'air de refroidissement sortant. I1 y a lieu de considérer comme autres avantages, que la mise en place d'un détecteur de température à la sortie de l'air de refroidissement de la machine est relativement simple à réaliser, de sorte que cette mesure de protection peut être apportée également ultérieurement sur des générateurs de courant triphasé de véhicules. Avec la valeur mesurée par le détecteur de température, il est possible au choix ou bien en combinaison, d'obtenir une réduction appropriée de l'excitation du générateur (régulation vers le bas) ou bien le branchement d'une soufflerie supplémentaire externe. Les dispositions exposées à la suite permettent des compléments avantageux et des améliorations des dispositions conformes à l'invention indiquées ci-dessus. C'est ainsi que pour la détection de température des composants critiques de la machine, il est particulièrement avantageux de prévoir que dans le cas de plusieurs orifices de sortie d'air de refroidissement, le détecteur de température est disposé dans la zone de la sortie d'air de refroidissement où l'air de refroidissement comporte les valeurs de température les plus élevées par comparaison avec la température de l'air de refroidissement sur les autres sorties d'air de refroidissement. Pour une amélioration complémentaire de la protection thermique, il est en outre avantageux de prévoir que plusieurs détecteurs de température sont disposés aux différentes sorties d'air de refroidisse ment de la machine, et agissent sur un organe commun de limitation de la température. Comme organe de réglage pour réduire la puissance du générateur, et donc également la puissance de perte, le régulateur de tension de la machine, réglant le courant d'excitation, est alors avantageusement relié au détecteur de température. Dans la mesure où une soufflerie externe est prévue pour la machine électrique, cette soufflerie est avantageusement utilisée comme organe de limitation de la température pour le renforcement du courant d'air de refroidissement, du fait qu'elle est susceptible d'être mise en circuit par le détecteur de température lorsqu'une valeur limite prédéfinie est atteinte. Eventuellement, il est prévu en outre, entre le détecteur de température et le régulateur, ou bien la soufflerie, un appareil de commande distinct.Une mise en place aussi simple que possible du détecteur de température sur la machine peut être réalisée par vissage, collage ou encliquetage, auquel cas, le détecteur de température est avantageusement muni d'un raccordement par prises embrochables pour le relier à l'organe de limitation de la température, et il est fixé en dehors sur la machine, de préférence dans une fente de sortie d'air sur un des flasques de palier de la machine. Dans le cas de machines avec un ventilateur placé à l'extérieur, le détecteur de température doit être fixé à l'extérieur sur le carter de la machine dans la zone de l'air de refroidissement soufflé par le ventilateur. Enfin, il est avantageux dans le cas d'un générateur de courant triphasé, avec une régulation de l'excitation dépendant de la température, de fixer le détecteur de température dans la sortie d'air de refroidissement sur un capot entourant les ponts redresseurs et le régulateur de la machine. Des exemples de réalisation de l'invention sont représentés aux dessins ci-joints et vont être exposés plus en détail dans la description ci-après. - la figure 1 montre partiellement en coupe un générateur de courant triphasé pour véhicules automobiles, avec un détecteur de température à la sortie de l'air de refroidissement, - la figure 2 montre la disposition de deux détecteurs de température sur un générateur de courant triphasé représenté pour moitié en coupe, - la figure 3 montre la disposition d'un détecteur de température sur un générateur de courant alternatif avec un ventilateur externe et une soufflerie supplémentaire externe. Sur la figure 1, un générateur de courant triphasé pour l'alimentation de réseau de bord de véhicules est désigné par 10. Il est constitué par un stator 11 avec un enroulement de stator triphasé 12 qui délivre le courant utilisable du générateur à un redresseur 13 reposant également sur le circuit en pont. Le stator 11 est constitué par des tôles isolées les unes par rapport aux autres, munies d'encoches, et qui sont pressées pour constituer un paquet de tôles solide 14. L'enroulement 12 du stator est logé dans les encoches. Le stator 11 est encastré entre deux moitiés de carter revêtant la forme d'un flasque 15 côté entraînement, et d'un flasque 16 côté bague collectrice, et qui sont vissés ensemble au moyen de vis 17.Dans les flasques 15, 16 sont respectivement logés un palier d'entraînement 18 et un palier de bague collectrice 19 pour l'arbre 20 d'un rotor à pôles, à griffes 21 entraîné par le moteur à combustion interne. Sur l'arbre d'entraînement 20 sont fixées deux bagues polaires à griffes 22 et une pièce conductrice 23 qui porte un enroulement d'excitation 24 dont les rac cordements sont amenés à deux bagues collectrices 25 à l'extrémité arrière de l'arbre d'entraînement 20. Entre les bagues polaires à griffes 22 et le palier correspondant 18, 19, est respectivement disposée une ailette de ventilateur 26, 27 qui est respectivement fixée sur une face frontale d'une bague polaire à griffes 22. Sur la face frontale du flasque 16 côté bague collectrice, est fixé, à l'extérieur, le redresseur 13 relié à l'enroulement 11 du stator.Pour la transformation du courant triphasé en courant continu, il est muni d'au moins six diodes de puissance et d'au moins trois diodes excitatrices, qui sont insérées dans les tôles de refroidissement servant de support de diodes 28 et 29, et qui sont branchées ensemble et avec les bornes de raccordement 31 du générateur 10, par l'intermédiaire d'une platine de raccordement 30. En outre, sur la face frontale du flasque 16 côté bague collectrice est disposé, pour les balais de carbone s'appliquant sur les bagues collectrices 25, un support de balais 32 qui forme avec un régulateur de tension 33 une unité constitutive, le régulateur de tension 33 commandant, en fonction de la tension redressée sur le redresseur 28, le courant d'excitation dans l'enroulement d'excitation 24. Le redresseur 28, le support de balai 32 et le régulateur de tension 33 sont recouverts par un capot de protection 34 en matière isolante, qui est vissé sur la face frontale du flasque 16 côté bague collectrice et sur lequel les bornes de raccordement 31 du générateur 10 sont dirigées vers l'extérieur.Sur la moitié inférieure, non représentée dans la coupe partielle à la figure 1, du générateur 10, on peut voir que les flasques 15, 16 sont munis sur leur face externe de fentes d'aération 35 dont sort un courant d'air de refroidissement 36 ou bien 37. Les orifices d'entrée d'air 38 pour les cou rants d'air de refroidissement 36, 37 se trouvent respectivement sur les faces frontales des flasques 15 et 16 (voir la figure 2).D'autres orifices d'entrée d'air 39 se trouvent sur la face frontale du capot de protection 34, de sorte que lorsque le générateur 10 tourne, les courants d'air de refroidissement 36 et 37 sont aspirés par les deux ailettes de ventilateur 26 et 27 à partir de l'environnement du générateur 10, frontalement à travers les orifices d'entrée d'air à l'intérieur de la machine, et ils arrivent ensuite vers l'extérieur radialement à travers les fentes d'aération 35 des flasques 15 et 16 en passant le long des têtes de l'enroulement 12 du stator. Afin de détecter le plus actuellement possible la charge thermique des composants thermiquement critiques du générateur 10, à savoir de l'enroulement 12 du stator, du redresseur 28 et du régulateur de tension 33, un détecteur de température 40 est rapporté dans une fente d'aération 35 sur le flasque 16 côté bague collectrice, de sorte qu'il soit baigné par le courant d'air de refroidissement 37 dans la zone de sortie de l'air de refroidissement, hors de la machine 10. Le courant d'air de refroidissement 37 capte alors les chaleurs de pertes du redresseur 28 ou bien du régulateur de tension 34 et celles de la tête arrière de l'enroulement 12 du stator.Comme le flasque 16 côté bague collectrice, comporte dans sa zone périphérique une pluralité de fentes d'aération 35, le détecteur de température 40 est disposé dans la zone de sortie de l'air de refroidissement, dans laquelle cet air de refroidissement comporte, en comparaison avec la température de l'air de refroidissement sur les autres sorties, les valeurs de température les plus élevées. Dans le cas de l'exemple selon la figure 1, le détecteur de température 40 est fixé sur le capot de protection 34 du redresseur 28 et du régulateur 33, et il est muni d'un raccordement par prises embrochables. Dans cette réalisation, le régulateur de tension 34 commandant le courant d'excitation, constitue simultanément l'organe de limitation de la température, qui est relié par l'intermédiaire d'une liaison 42 au détecteur de température 40 et qui, lorsqu'une valeur limite de température est atteinte à la sortie d'air de refroidissement, règle vers le bas le courant d'excitation de la machine 10, de sorte que la puissance délivrée par le générateur 10 est réduite pour limiter la température. A la figure 2, comme autre exemple de réalisation pour la limitation de température d'un générateur de courant triphasé 50 pour des véhicules, ce générateur n'est représenté que pour moitié en coupe longitudinale, tandis qu'en comparaison avec la figure 1, les parties identiques sont affectées de références identiques, cependant que quelques unes de ces parties sont réalisées de façon différente. A la figure 2, à la différence de la figure 1, deux détecteurs de température 51, 52 sont disposés à différentes sorties de l'air de refroidissement du générateur 50, le courant d'air de refroidissement 36 produit par l'ailette de ventilateur 26 côté entraînement, baignant le détecteur de température 51 qui est fixé à l'extérieur contre le flasque 15 côté entraînement, dans une des fentes d'aération 35. Le second détecteur de température 32 est fixé à l'extérieur sur le flasque 16 côté bague collectrice, de sorte qu'il est baigné par le courant d'air de refroidissement 37 de l'ailette de ventilateur arrière 27. Les deux détecteurs de température 51, 52 agissent sur un organe de limitation de température commun, par exemple sur le régulateur de tension 33, de sorte qu'également dans le cas où la tem pérature d'entrée des deux courants d'air de refroidissement 36 et 37 est différente, la partie de la machine alors la plus fortement échauffée, est efficacement protégée de la surchauffe. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 3, un générateur de courant triphasé pour des véhicules automobiles, désigné par 60, est représenté par son contour. I1 porte sur son côté entraînement, à l'extrémité libre de l'arbre d'entraînement 61, une poulie 62 pour une courroie, poulie derrière laquelle est disposé, frontalement devant le carter 64 du générateur, un ventilateur 63 placé à l'extérieur. Sur la face frontale arrière du générateur 60, est fixé un capot de protection 65 avec une tubulure d'aspiration d'air frais 66.Par l'intermédiaire d'un canal d'aspiration 67, représenté en tirets, l'air frais est aspiré par le ventilateur 63 dans le générateur 10, où il est amené le long des organes produisant la chaleur de pertes, et ensuite l'air ainsi échauffé est soufflé radialement vers l'extérieur par le ventilateur 63 à travers les orifices de sortie d'air 68 disposées frontalement. Les courants d'air de refroidissement 36, 37 sont représentés en tirets. En tant que protection de température du générateur de courant triphasé 60, un détecteur de température 70 est, dans cet exemple de réalisation, fixé sur la sortie d'air de refroidissement, au-dessus du ventilateur 63 placé à l'extérieur du carter 64 de la machine. Dans cette position, il peut également être rééquipé à tout moment. Pour la détection actuelle de la température, il est toutefois plus favorable, de fixer le détecteur de température 70, comme indiqué en tirets, dans un des orifices de sortie d'air 68 sur la face interne du ventilateur 63. Comme organe de limitation de température, il est prévu, dans ce cas, une soufflerie externe 69 qui, pour soutenir l'action du ventilateur 63, renforce le courant d'air de refroidissement 36, 37, lorsqu'une valeur limite de température prédéfinie est atteinte, en ce qu'alors le détecteur de température 70 ferme un interrupteur 71 de la soufflerie 69 et met ainsi en fonctionnement cette soufflerie 69. REVENDICATIONS 1.- Machine électrique, de préférence générateur de courant triphasé pour l'alimentation de réseau de bord de véhicule, avec un refroidissement par air, machine électrique dans laquelle des parties de la machine produisant de la chaleur de pertes, telles que l'enroulement du stator (12), le redresseur (13) et le régulateur de tension, sont exposées à un courant dtair de refroidissement et cèdent leur chaleur de pertes directement à l'air de refroidissement, ainsi qu'avec au moins un détecteur de température (40) disposé dans le courant d'air de refroidissement et qui coopère avec un organe de limitation de la température de l'air, machine électrique caractérisée en ce que, au moins un détecteur de température (40; 51, 52; 70) est rapporté sur la machine électrique (10, 50, 60) dans la zone d'une sortie (35; 68) d'air de refroidissement. 2.- Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que, dans le cas de plusieurs orifices de sortie (35; 68) d'air de refroidissement, le détecteur de température (40; 51, 52; 70) est disposé dans la zone de la sortie d'air de refroidissement où l'air de refroidissement (36, 37) comporte les valeurs de température les plus élevées par comparaison avec la température de l'air de refroidissement sur les autres sorties d'air de refroidissement. 3.- Machine électrique selon la revendication 2, caractérisée en ce que plusieurs détecteurs de température (51, 52) sont disposés aux différentes sorties (35) d'air de refroidissement de la machine (50) et agissent sur un organe commun (33) de limitation de la température. 4.- Machine électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que, en tant qu'organe de limitation de la température, le régulateur de tension (33), commandant le courant d'excitation de la machine (10; 50) est relié au détecteur de température (40; 51, 52). 5.- Machine électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que, en tant qu'organe de limitation de la température, il est prévu une soufflerie externe (69) qui, pour renforcer le courant d'air de refroidissement (36, 37) est susceptible d'être mise en circuit par le détecteur de température (70) lorsqu'une valeur limite prédéfinie est atteinte. 6.- Machine électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le détecteur de température (40) est fixé à l'extérieur sur la machine (10) avec une prise de courant embrochable (41) pour le relier à l'organe de limitation (33) de la température. 7.- Machine électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le détecteur de température (51, 52; 70) est fixé dans une sortie (35; 68) d'air de refroidissement à un des flasques de palier (15, 16; 64) de la machine (50;70). 8.- Machine électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le détecteur de température (40) est fixé dans la sortie (35) d'air de refroidissement à un capot (34) entourant le redresseur (13) et le régulateur de tension (33) de la machine (10). 9.- Machine électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le détecteur de température (70) est fixé dans le courant de sortie (36, 37) de l'air de refroidissement dans la zone d'un ventilateur (63) placé à l'extérieur sur le carter (64) de la machine.