Brevet FR2744575A1 — publié le 19970808

L'invention concerne un alternateur de véhicule automobile muni d'un circuit perfectionné de refroidissement par air. L'invention concerne plus particulièrement un alternateur de véhicule automobile, du type dans lequel il est prévu une circulation d'air à l'intérieur d'un carter cylindrique de l'alternateur pour en refroidir des éléments actifs, du type dans lequel une extrémité axiale avant de l'alternateur est ouverte pour l'admission de l'air de refroidissement dans l'alternateur, et du type dans lequel l'alternateur est fermé à une extrémité axiale arrière. Dans le but de limiter l'encombrement des organes mécaniques des véhicules automobiles, les constructeurs tendent à regrouper les accessoires nécessaires au fonctionnement du véhicule au plus près du bloc moteur, limitant ainsi les espaces vides entre les différents organes mécaniques. Notamment, il apparaît souhaitable d'accoler l'alternateur contre le bloc moteur, ce qui conduit à concevoir des alternateurs dont une des extrémités axiales, en contact avec le bloc moteur, est fermée. L'alternateur n'est plus alors ouvert qu'à une de ses extrémités axiales, et éventuellement, mais seulement partiellement, sur ses surfaces latérales, si bien que le rotor de l'alternateur se retrouve emprisonné dans un boîtier sensiblement fermé dans lequel il est difficile d'assurer une circulation d'air efficace propre à refroidir aussi bien le rotor que les composants électroniques de régulation du courant fourni par l'alternateur. En effet, il est connu d'utiliser pour ce genre d'alternateur un refroidissement liquide de l'enveloppe extérieure de l'alternateur qui, s'il permet de refroidir de manière correcte le stator, ne peut assurer directement le refroidissement du rotor. Dans le but d'apporter une solution à ces problèmes, I'invention propose un alternateur du type vu précédemment, caractérisé en ce que l'alternateur est muni, à son extrémité axiale arrière, d'un logement qui débouche axialement dans le corps de l'alternateur, en ce qu'il est prévu au moins un canal qui débouche, par une extrémité interne, à l'intérieur du logement, et, par une extrémité externe, à l'extérieur de l'alternateur, et en ce qu'une pompe centrifuge, agencée dans le logement et entraînée par un arbre moteur de l'alternateur, aspire de l'air à l'intérieur du carter de l'alternateur et le refoule à l'extérieur par le canal. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - un boîtier cylindrique est rapporté de manière étanche sur un palier transversal arrière de l'alternateur pour former le logement cylindrique dans lequel est reçue la pompe centrifuge, le palier arrière comporte des ouvertures agencées autour de l'arbre moteur de l'alternateur pour assurer le passage de l'air entre l'intérieur du carter de l'alternateur et le logement, et en ce que le canal débouche par son extrémité interne dans une portion périphérique du logement - le canal s'étend axialement à la périphérie du carter cylindrique de l'alternateur, et il débouche, par son extrémité externe, au niveau de l'extrémité axiale avant de l'alternateur; - le canal est formé dans le carter de l'alternateur; - le canal débouche, par son extrémité interne, dans une chambre de compression dans laquelle l'air refoulé par la pompe centrifuge est comprimé de manière à augmenter le débit d'air circulant dans le canal - I'alternateur comporte plusieurs canaux répartis angulairement de manière régulière à la périphérie du carter de l'alternateur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe axiale partielle d'un alternateur conforme aux enseignements de l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un tel alternateur selon la ligne 2-2 de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue axiale de l'intérieur du boîtier et de la pompe selon la ligne 3-3 de la figure 1 ; - la figure 4 est un schéma explicatif des trajets de l'air en sortie de pompe - la figure 5 est une vue en perspective de la pompe selon l'invention. On a représenté sur la figure 1 un alternateur 10 de véhicule automobile qui, dans l'exemple représenté, est un alternateur du type sans balai. On peut toutefois envisager de réaliser l'invention pour un alternateur du type classique à balais. L'alternateur 10 comporte un carter cylindrique externe 12, d'axe Al, qui est fermé à son extrémité axiale arrière 14 par un palier transversal arrière 16 muni en son centre d'un manchon 18 d'axe Al destiné à recevoir un roulement 20 de guidage de l'extrémité arrière d'un arbre 22 d'axe Al de l'alternateur 10. Un bobinage statorique 24 est agencé à l'intérieur du carter 12. Le carter 12 est fermé à son extrémité axiale avant 26 par un palier transversal avant 28 qui comporte un manchon central 30 destiné à recevoir un second roulement 32 de guidage de l'arbre 22 de l'alternateur 10. L'arbre 22 est entraîné en rotation par le moteur (non représenté) du véhicule grâce à une courroie (non représentée) qui entraîne en rotation une roue de poulie 34 fixée à l'extrémité axiale avant 36 de l'arbre 22 qui dépasse au travers du palier transversal avant 28. L'arbre 22 entraîne en rotation, à l'intérieur du carter 12, un rotor 38 qui est constitué pour l'essentiel par une roue polaire principale étagée 40 et par une roue polaire en porte-à-faux 42 qui sont fixées entre elles par un anneau 44 en matériau amagnétique. Les roues polaires 40 et 42 sont ainsi montées à rotation autour de l'axe Al et sont agencées radialement entre le bobinage statorique 24 et un bobinage inducteur fixe 46 qui est monté sur un noyau polaire annulaire 48 qui est fixé sur une face arrière 50 du flasque avant 28. De manière connue, le flux magnétique créé par le bobinage inducteur 46 est transmis aux roues polaires 40, 42 par l'intermédiaire d'entrefers 52, 54 qui, tout en étant aussi réduits que possible afin de limiter les pertes magnétiques, permettent la libre rotation des roues polaires 40, 42, portées par le rotor 38, par rapport au noyau fixe 48 qui supporte le bobinage inducteur 46. Comme on peut le voir sur la figure 1, et conformément aux enseignements de l'invention, le palier arrière 16 du carter 12 est recouvert, sur sa face externe 56, d'un boîtier 58 qui délimite de manière étanche, grâce à un joint 60, un logement 62 sensiblement cylindrique d'axe Al. Des orifices 64 sont percés dans le flasque transversal arrière, autour du manchon 18, de manière à établir une communication entre le logement 62 et l'intérieur du carter 12 de l'alternateur 10. L'extrémité axiale arrière 21 de l'arbre 22, qui dépasse au travers du manchon 18 du palier arrière 16, est reçue dans le logement 62. L'extrémité axiale arrière 21 de l'arbre 22 est cannelée et entraîne à rotation, dans le logement 62, une roue de pompe centrifuge 66 qui est apte, lorsque l'alternateur 10 est entraîné en rotation par le moteur du véhicule, à aspirer de l'air au travers des orifices 64 du palier arrière et à refouler cet air radialement vers l'extérieur. Afin de permettre l'évacuation de l'air ainsi refoulé par la pompe 66, le carter 12 comporte des canaux 68 qui sont agencés à la périphérie du carter 12 et qui s'étendent axialement de manière à déboucher, par une extrémité arrière interne 70, dans la face arrière 56 du palier 16, à l'intérieur du logement 62 délimité de manière étanche par le boîtier 58, et, par une extrémité avant externe 72, dans le palier avant 28, de manière à déboucher à l'extérieur de l'alternateur. Ainsi, I'air refoulé par la pompe 66 est évacué vers l'extrémité axiale avant 26 de l'alternateur sans repasser à l'intérieur du carter 12. La roue 66 permet ainsi la création d'un flux d'air qui entre dans l'alternateur par un capot de protection 74 qui est muni de fentes d'admission d'air et qui est destiné à protéger des composants électroniques de régulation du courant produit par l'alternateur qui sont agencés sur une face externe 76 du palier avant 28. Ainsi, I'air frais, issu du compartiment moteur, refroidit en premier ces composants électroniques qui sont les plus sensibles à la chaleur. Ensuite, le flux d'air pénètre à l'intérieur du carter 12 de l'alternateur 10, au travers d'ouvertures 80 pratiquées à cet effet dans le palier avant 28, et circule axialement dans l'alternateur, entre le rotor 38, le noyau polaire 48 et le stator 24, et notamment au niveau des entrefers 52, 54, afin de permettre un refroidissement efficace des bobinages inducteur 46 et statorique 24. Le flux d'air est alors évacué au travers des orifices 64 du palier arrière 16, en direction du logement 62, du fait de l'aspiration de la pompe 66, et est refoulé hors du logement 62 grâce aux canaux 68. Cette conception d'un alternateur 10 permet d'accoler l'extrémité axiale arrière 14 de l'alternateur 10, par exemple contre le bloc moteur, sans pour autant perturber la circulation de l'air à l'intérieur de l'alternateur 10. Dans l'exemple de réalisation de l'invention qui est représenté sur les figures, l'alternateur 10 est muni de cinq canaux 68 qui sont répartis angulairement de manière uniforme à la périphérie du carter 12 de l'alternateur 10, et qui débouchent dans le logement cylindrique 62, dans lequel tourne la roue de turbine 66, par l'intermédiaire de chambres radiales 82 qui sont délimitées par le boîtier 58. De plus, les canaux 68 sont avantageusement formés venus de manière avec le carter 12 et ne nécessitent donc pas de prévoir un dispositif de fixation particulier, au contraire de canaux réalisés sous la forme de pièces indépendantes. Par ailleurs, la roue de turbine 66 comporte des pales 84 qui sont inclinées vers l'arrière par rapport au sens de rotation de la roue de turbine 66 entraînée par l'arbre 22, de sorte que, associées aux chambres radiales 82, elles permettent de comprimer l'air refoulé dans les chambres radiales 82, ce qui permet d'augmenter le débit d'air au travers des canaux 68. On peut ainsi utiliser des canaux 68 de faible section comparé au volume interne de l'alternateur 10 tout en assurant un flux d'air suffisamment important pour permettre le refroidissement de celui-ci. De manière évidente, il est possible, sans sortir du cadre de l'invention, d'inverser le sens de circulation de l'air dans l'alternateur en remplaçant la roue de turbine 66 par une roue de turbine apte à aspirer de l'air radialement au travers des canaux 68 et apte à refouler cet air axialement au travers des orifices 64 du palier arrière 16 pour refroidir l'alternateur 10. REVENDICATIONS 1. Alternateur de véhicule automobile, du type dans lequel il est prévu une circulation d'air à l'intérieur d'un carter cylindrique (12) de l'alternateur (10) pour en refroidir des éléments actifs, du type dans lequel une extrémité axiale avant (26) de l'alternateur (10) est ouverte pour l'admission de l'air de refroidissement dans l'alternateur (10), et du type dans lequel l'alternateur (10) est fermé à une extrémité axiale arrière (14), caractérisé en ce que l'alternateur (10) est muni, à son extrémité axiale arrière (14), d'un logement (62) qui débouche axialement dans le corps de l'alternateur (10), en ce qu'il est prévu au moins un canal (68) qui débouche, par une extrémité interne (70), à l'intérieur du logement (62), et, par une extrémité externe (72), à l'extérieur de l'alternateur (10), et en ce qu'une pompe centrifuge (66), agencée dans le logement (62) et entrainée par un arbre moteur (22) de l'alternateur (10), aspire de l'air à l'intérieur du carter (12) de l'alternateur (10) et le refoule à l'extérieur par le canal (68). 2. Alternateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un boîtier cylindrique (58) est rapporté de manière étanche sur un palier transversal arrière (16) de l'alternateur (10) pour former le logement cylindrique (62) dans lequel est reçue la pompe centrifuge (66), en ce que le palier arrière (16) comporte des ouvertures (64) agencées autour de l'arbre moteur (22) de l'alternateur pour assurer le passage de l'air entre l'intérieur du carter (12) de l'alternateur (10) et le logement (62), et en ce que le canal (68) débouche par son extrémité interne (70) dans une portion périphérique du logement (62). 3. Alternateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le canal (68) s'étend axialement à la périphérie du carter cylindrique (12) de l'alternateur (10), et en ce qu'il débouche, par son extrémité externe (72), au niveau de l'extrémité axiale avant (26) de l'alternateur (10). 4. Alternateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le canal (68) est formé dans le carter (12) de l'alternateur (10). 5. Alternateur selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le canal (68) débouche, par son extrémité interne (70), dans une chambre de compression (82) dans laquelle I'air refoulé par la pompe centrifuge (66) est comprimé de manière à augmenter le débit d'air circulant dans le canal (68). 6. Alternateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs canaux (68) répartis angulairement de manière régulière à la périphérie du carter (12) de l'alternateur (10).