Brevet FR2717640A1 — publié le 19950922

L'invention concerne une machine électrique tournante. L'invention concerne notamment un alternateur de véhicule automobile. Les machines électriques tournantes sont constituées pour l'essentiel d'un rotor et d'un stator qui comporte une enveloppe de stator qui est constituée par une jupe cylindrique annulaire et par une paroi radiale d'extrémité traversée par l'arbre du rotor et qui délimite partiellement une enceinte à l'intérieur de laquelle le rotor est monté tournant. Ce type de machine électrique tournante qui, en fonctionnement, dégage de la chaleur, est généralement refroidie par air. Un tel procédé de refroidissement faisant appel à un ou plusieurs ventilateurs et/ou à une circulation forcée d'air n'est pas entièrement satisfaisant dans la mesure où il est bruyant et insuffisant, notamment dans le cas dun alternateur équipant un véhicule automobile, lorsque la machine doit posséder des performances élevées en fonctionnement dans un environnement de plus en plus chaud. Afin de résoudre ces problèmes, il a déjà été proposé d'adopter un refroidissement plus efficace et plus silencieux en utilisant par exemple une circulation d'eau ou d'huile à l'extérieur de la machine électrique tournante. La machine comporte dans ce cas un boîtier qui entoure au moins partiellement l'enveloppe du stator et qui délimite avec cette dernière une chambre annulaire périphérique de refroidissement remplie d'un fluide caloporteur tel que de l'eau ou de l'huile. Dans les conceptions connues d'un tel alternateur à refroidissement par eau, l'enveloppe du stator et le boîtier, qui présentent chacun une forme générale de pot, sont deux pièces emboîtées et fixées l'une à l'autre avec interposition de joints d'étanchéité. Selon une conception connue, chacune des deux pièces est réalisée par moulage et il est nécessaire d'effectuer de nombreux usinages précis sur les deux pièces pour réaliser des surfaces de portées correspondantes pour l'interposition des joints d'étanchéité et pour le centrage mutuel de l'enveloppe du stator et du boîtier. De telles conceptions sont donc particulièrement complexes et coûteuses et elles nécessitent de plus des opérations d'assemblage qui sont difficiles à automatiser. L'invention a pour but de proposer une nouvelle conception d'une machine électrique tournante du type mentionné plus haut qui remédie aux inconvénients qui viennent d'être mentionnés. Dans ce but, l'invention propose une machine électrique tournante caractérisée en ce que l'enveloppe du stator est réalisée en une seule pièce moulée qui comporte au moins une chambre formée dans l'épaisseur du matériau de l'enveloppe et à l'intérieur de laquelle circule un fluide caloporteur de refroidissement. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - une chambre annulaire périphérique est formée dans l'épaisseur de la jupe de l'enveloppe du stator, sensiblement sur toute la longueur axiale de la jupe - une chambre radiale d'extrémité est formée dans l'épaisseur de la paroi radiale d'extrémité de l'enveloppe du stator - les chambres annulaire périphérique et radiale d'extrémité communiquent entre elles - l'enveloppe du stator comporte une paroi double qui délimite une chambre de refroidissement unique et continue qui s'étend dans l'épaisseur de la jupe et de la paroi radiale d'extrémité de l'enveloppe du stator - la paroi radiale d'extrémité comporte des zones pleines perforées pour le passage, à travers la paroi et la chambre radiale d'extrémité, de fils électriques - la paroi radiale d'extrémité comporte une portée centrale tubulaire traversée par une extrémité de l'arbre du rotor - la chambre radiale d'extrémité s'étend autour de la portée centrale tubulaire - la machine comporte des pattes de fixation de la machine réalisées venues de matière par moulage avec l'enveloppe - l'enveloppe comporte au moins un orifice obturé qui communique avec une chambre de refroidissement pour l'évacuation du noyau destructible de moulage nécessaire à la réalisation de la chambre de refroidissement. L'invention propose également un alternateur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est réalisé conformément aux enseignements de l'invention relatifs à la conception d'une machine électrique tournante. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un exemple de réalisation d'un alternateur de véhicule automobile conforme aux enseignements de l'invention - la figure 2 est une vue en section axiale de l'enveloppe du stator de 1alternateur illustré à la figure 1. L'alternateur 10 illustré à la figure 1 comporte un rotor 12 constitué notamment d'une série de roues polaires 14A et 14B qui sont liées en rotation à l'arbre tournant 16 du rotor 12. Le rotor 12 est monté tournant à l'intérieur d'une enceinte 13 formée dans un stator 18 qui comporte une enveloppe de stator 20. L'enveloppe 20 du stator 18 est constituée pour l'essentiel par une jupe annulaire cylindrique périphérique 22 et par une paroi radiale d'extrémité 24 en forme de flasque. Conformément aux enseignements de l'invention, l'enveloppe 20 du stator 18 est réalisée en une seule pièce de fonderie qui comporte, dans l'épaisseur du matériau constitutif de la pièce, au moins une chambre de refroidissement. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures, l'enveloppe 20 du stator 18 comporte, tant dans la jupe 22 que dans la paroi radiale d'extrémité 24, une double paroi intérieure 26 et extérieure 28. L'enveloppe 20 du stator 18 délimite ainsi une chambre annulaire périphérique de refroidissement 30 qui s'étend sensiblement sur toute la longueur axiale de la jupe 22 et une chambre radiale d'extrémité 32 qui s'étend sensiblement dans la totalité de la paroi radiale d'extrémité 24 de l'enveloppe 20. Les chambres 30 et 32 communiquent entre elles et sont reliées, par des moyens de raccordement 34 à un circuit extérieur de circulation d'un fluide caloporteur de refroidissement. La chambre radiale d'extrémité 32 présente une forme générale annulaire et elle entoure la partie centrale de la paroi radiale d'extrémité 24 qui comporte une portée tubulaire 36, réalisée venue de matière par moulage avec l'enveloppe 20, qui est traversée par une extrémité 38 de l'arbre 16 du rotor 12 avec interposition d'un palier à roulement à billes 40. La partie centrale de la paroi radiale d'extrémité 24 comporte également des orifices 42 pour permettre le passage d'air de refroidissement dont la circulation est forcée dans l'enceinte 13 par un ventilateur hélicoide interne 44 porté par le rotor 12. Deux pattes 46 et 48 de fixation de l'alternateur 10 sont également réalisées venues de matière par moulage avec l'enveloppe 20 du stator 18. Comme on peut le voir à la partie supérieure des figures 1 et 2, la paroi radiale d'extrémité 24 comporte des parties pleines 50 perforées par des trous 51 pour permettre le passage de fils électriques 52 qui relient par exemple l'enroulement statorique 54 au pont redresseur de l'alternateur, non représenté, dont la platine de support 56 est fixée sur la face radiale externe 58 de la paroi radiale d'extrémité 24. On a représenté sur les figures 1 et 2 deux orifices 60 formés dans la paroi extérieure 28 de la jupe 22 de l'enveloppe 20, qui sont obturés par des bouchons 62. Ces orifices 60 ont pour but de permettre, à l'issue de l'opération de moulage de l'enveloppe 20 du stator 18, l'évacuation du noyau destructible de fonderie qui permet d'obtenir les chambres de refroidissement 30 et 32 directement par fonderie. L'extrémité axiale de gauche en considérant les figures, opposée à la paroi radiale d'extrémité 24, de l'enveloppe 20 comporte une bride radiale de fixation 64 dont une face radiale annulaire d'extrémité 66 est usinée pour constituer une portée d'appui et de centrage 68 pour un couvercle 70 de fermeture de l'enceinte 13, le couvercle 70 comportant des orifices 72 pour l'évacuation de l'air de refroidissement. La fixation du couvercle 70 est assurée au moyen de vis dont l'une 74 est illustrée sur la figure 1. Le couvercle 70 comporte une portée centrale tubulaire 76 qui est traversée par une extrémité 78 de l'arbre 16 du rotor 12 avec interposition d'un palier à roulement à billes 80. On constate donc que la conception selon l'invention d'une enveloppe 20 du stator 18 qui incorpore des chambres de refroidissement 30 et 32 réalisées venues de matière par moulage, ne nécessite plus aucun joint d'étanchéité pour les chambres de refroidissement. De plus, le nombre des usinages à effectuer est particulièrement réduit et ceux-ci sont de forme très simple et sont réalisés principalement à l'extérieur de l'enveloppe 20 du stator 18. REVENDICATIONS =ATs 1. Machine électrique tournante (10) du type comportant un rotor (12) et un stator (18) qui comporte une enveloppe de stator (20) qui est constituée par une jupe cylindrique annulaire (22) et par une paroi radiale d'extrémité (24) traversée par l'arbre (16) du rotor (12) et qui délimite partiellement une enceinte (13) à l'intérieur de laquelle le rotor (12) est monté tournant, caractérisée en ce que l'enveloppe (20) du stator (18) est réalisée en une seule pièce moulée qui comporte au moins une chambre (30, 32) formée dans l'épaisseur du matériau de l'enveloppe et à l'intérieur de laquelle circule un fluide caloporteur de refroidissement. 2. Machine électrique tournante selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une chambre annulaire périphérique (30) est formée dans l'épaisseur de la jupe (22) de l'enveloppe (20) du stator (18), sensiblement sur toute la longueur axiale de la jupe (22). 3. Machine électrique tournante selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'une chambre radiale d'extrémité (32) est formée dans l'épaisseur de la paroi radiale d'extrémité (24) de l'enveloppe (20) du stator (18). 4. Machine électrique tournante selon la revendication 3 prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisée en ce que les chambres annulaire périphérique (30) et radiale d'extrémité (32) communiquent entre elles. 5. Machine électrique tournante selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'enveloppe (20) du stator (18) comporte une paroi double (26) qui délimite une chambre de refroidissement unique et continue (30, 32) qui s'étend dans l'épaisseur de la jupe (22) et de lc paroi radiale d'extrémité (24) de l'enveloppe (20) dr stator (18). 6. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que la paroi radiale d'extrémité (24) comporte des zones pleines perforées (50) pour le passage, à travers la paroi radiale d'extrémité (24) et la chambre radiale d'extrémité (32), de fils électriques. 7. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la paroi radiale d'extrémité comporte une portée centrale tubulaire (36) traversée par une extrémité (38) de l'arbre (16) du rotor (12). 8. Machine électrique tournante selon la revendication 7 prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que la chambre radiale d'extrémité (32) s'étend autour de la portée centrale tubulaire (38). 9. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des pattes (46, 48) de fixation de la machine (10) réalisées venues de matière par moulage avec l'enveloppe (20) du stator (18). 10. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'enveloppe (20) comporte au moins un orifice obturé (60, 62) qui communique avec une chambre de refroidissement (30) pour l'évacuation du noyau destructible de moulage nécessaire à la réalisation de la chambre de refroidissement. 11. Alternateur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est réalisé conformément à l'une quelconque des revendications précédentes.