Brevet FR2739734A1 — publié le 19970411

La présente invention concerne d'une façon générale les alternateurs notamment pour véhicules automobiles. Un alternateur comprend classiquement deux demi-carters ou demi-paliers sur lesquels est monté un stator et recevant un arbre sur lequel est monté un rotor tournant à l'intérieur du stator. Le rotor est conventionnellement formé de deux pièces polaires comportant des cornes polaires de forme généralement triangulaire imbriquées les unes dans les autres, et sur lesquels est monté le bobinage de rotor (enroulement d'excitation). Afin de refroidir un tel alternateur, il est bien connu depuis longtemps d'utiliser un ou plusieurs ventilateurs, à l'intérieur ou à l'extérieur du carter, qui sont entraînés en rotation par l'arbre de rotor ou par le rotor lui-même. De tels ventilateurs ont pour objet de refroidir les roulements par l'intermédiaire desquels l'arbre de rotor est monté dans le carter, les circuits de redressement montés sur l'un des paliers, et dans une certaine mesure les enroulements de rotor et de stator. On sait également créer un flux d'air traversant le rotor de l'avant (côté poulie) vers l'arrière (côté redressement) de l'alternateur, ou vice-versa. Dans le cas des alternateurs à ventilation interne, où deux ventilateurs sont adossés au rotor, de part et d'autre de celui-ci, à l'intérieur du carter, ce flux d'air est créé par exemple en modifiant au moins une partie des pales de l'un des ventilateurs par rapport à l'autre ventilateur (par exemple en changeant leur inclinaison) pour créer entre les deux côtés du rotor une différence de pression. Dans le cas d'un alternateur à ventilation externe, comportant un ventilateur unique situé à l'extérieur du carter, le ventilateur crée une aspiration de l'arrière vers l'avant. La Demanderesse a découvert une nouvelle solution extrêmement simple et économique pour assurer, par le simple jeu de la rotation du rotor, et sans qu'il soit nécessaire de recourir à des ventilateurs, ou de les modifier, un refroidissement des bobinages de celui-ci. L'invention propose à cet effet un alternateur du type mentionné en introduction, à savoir du type comprenant un carter sur lequel est fixé un stator, un arbre tournant dans le carter et portant un rotor, ce dernier comprenant deux pièces polaires comportant des cornes polaires imbriquées les unes dans les autres et un enroulement de rotor, et les cornes polaires définissant deux à deux des interstices laissant dégagé l'enroulement de rotor, alternateur caractérisé en ce que le profil des bords d'attaque et de fuite des cornes polaires est tel qu'elle provoque un flux d'air de refroidissement généralement axial d'un côté du rotor vers le côté opposé. Des aspects préférés, mais non limitatifs, de l'alternateur selon l'invention sont les suivants - les profils des bords d'attaque et/ou de fuite d'au moins certaines cornes polaires sont curvilignes. - les bords d'attaque et/ou de fuite adoptent une convexité vers la direction de déplacement du rotor. - les bords d'attaque et/ou de fuite adoptent une convexité vers la direction inverse de celle du déplacement du rotor. - l'alternateur comporte deux ventilateurs adossés aux deux pièces polaires du rotor. - l'alternateur est dépourvu de ventilateurs. D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue en coupe verticale axiale d'un alternateur selon une première forme de réalisation de l'invention, et la figure 2 est une vue en coupe verticale axiale d'un alternateur selon une deuxième forme de réalisation de l'invention. En référence tout d'abord à la figure 1, on a représenté un alternateur de véhicule automobile, qui comprend de façon classique en soi un carter 1 formé de deux demi-paliers ou demi-carters la, lb assemblés de façon à retenir entre eux un stator 6. Dans les demi-carters la, lb est monté rotatif, par l'intermédiaire de roulements 7, 8 un arbre 9 portant un rotor 20 constitué par un enroulement 21 et par deux pièces polaires 4, 5 comportant des cornes ou dents polaires, respectivement 41, 51, imbriquées les unes dans les autres en laissant entre elles des interstices. Le rotor est flanqué de deux ventilateurs internes 10, 12, respectivement avant et arrière, possédant des pales 11, 13. Ces ventilateurs assurent un refroidissement des composants de l'alternateur en coopérant avec des entrées d'air axiales, respectivement 15, 17, et des sorties d'air généralement radiales, respectivement 14, 16. L'alternateur comporte également une poulie 3 du côté avant, et un capot 2 du côté arrière, abritant notamment les circuits de régulation et de redressement et les mécanismes à charbons d'alimentation de l'enroulement de rotor. Selon la présente invention, les cornes polaires, respectivement 41, 51, sont conçues de manière à ce que la rotation du rotor provoquent, à travers les interstices qui les séparent, une circulation d'air destinée plus particulièrement à refroidir l'enroulement de rotor enfermé entre les deux pièces polaires. Plus précisément, dans le présent exemple, les cornes polaires 41, 51 possèdent des bords d'attaque 43, 53 et de fuite 42, 52, par rapport au sens de rotation désigné par la flèche F1, qui sont incurvés de manière à provoquer une circulation d'air selon la flèche F2, et ce dans tous les interstices. Plus précisément encore, les bords d'attaque 43 des cornes polaires 41, partent, de leur racine vers leur sommet, d'une inclinaison nulle ou légèrement positive (le sens positif étant donné par la flèche F1) pour évoluer progressivement jusqu'à une inclinaison négative substantielle. Les bords de fuite 42 présentent quant à eux une inclinaison qui varie progressivement, également de la racine vers le sommet, d'une valeur assez fortement positive jusqu'à une valeur nulle ou faiblement positive. Pour ce qui concerne les cornes polaires 51, leurs bords d'attaque 53 présentent une inclinaison, de la racine vers le sommet, qui varie progressivement d'une valeur nulle ou légèrement positive jusqu'à une valeur assez fortement négatives, tandis que leurs bords de fuite 52 présentent une inclinaison qui varie progressivement, également de la racine vers le sommet, d'une valeur assez fortement positive jusqu'à une valeur nulle ou faiblement positive. En d'autres termes, les bords de toutes les cornes polaires adoptent une convexité vers la direction de déplacement du rotor. Il en résulte, comme illustré, que les insterstices entre les bords d'attaque et de fuite offrent un trajet d'air incurvé et de largeur éventuellement variable qui, par la rotation du rotor, provoque une circulation d'air selon la flèche F2, de l'avant vers l'arrière, dans les interstices et un refroidissement nettement amélioré de l'enroulement de rotor 21. On réalise cette fonction de refroidissement d'une manière extrêmement simple et économique, puisque seule la forme des pièces polaires doit être modifiée par rapport à un alternateur classique. On observera ici que la modification de la forme des cornes polaires n'affecte sensiblement pas le rendement de l'alternateur. En outre, de façon extrêmement avantageuse, la forme incurvée des cornes polaires permet d'assurer une interaction magnétique progressive entre les cornes polaires et les dents d'encoches du stator, pour ainsi réduire le bruit mécanique de fonctionnement de l'alternateur et réduire dans les tensions de sortie aux bornes du stator les composantes d'harmonique 3, particulièrement indésirables. Maintenant en référence à la figure 2, on a représenté un alternateur selon une deuxième forme de réalisation de l'invention. Cette forme de réalisation se distingue de la première en ce que les bords d'attaque et de fuite des cornes polaires 41, 51, désignés par les références 43', 53' et 42', 52', adoptent une convexité vers la direction inverse du déplacement du rotor. Dans ce cas, les insterstices présentent une courbure inverse de celle de la figure 1, et la rotation du rotor provoque une circulation d'air de refroidissement de l'enroulement de rotor 21 selon la flèche F3 dans chacun des interstices, de l'arrière vers l'avant de l'alternateur. Bien entendu, on peut donner aux bords d'attaque et de fuite des cornes polaires toute autre forme assurant les effets de ventilation avant/arrière ou arrière/avant précités. Bien entendu, la ventilation ci-dessus peut se combiner avec tout type de ventilation d'alternateur, à ventilateur(s) interne(s) ou externe(s), de type centrifuge, axialo-radial, etc... En outre, la ventilation ainsi réalisée permet le cas échéant, notamment dans des alternateurs de faible puissance, de se passer purement et simplement des ventilateurs 10, 12, ce qui permet de réduire significativement l'encombrement de l'alternateur en direction axiale et de réduire sensiblement son court de revient. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et représentées, mais l'homme de l'art saura y apporter toute variante ou modification conforme à son esprit. REVENDICATIONS 1. Alternateur notamment pour véhicule automobile, du type comprenant un carter (1) sur lequel est fixé un stator (6), un arbre (9) tournant dans le carter et portant un rotor (20), ce dernier comprenant deux pièces polaires (4, 5) comportant des cornes polaires (41, 51) imbriquées les unes dans les autres et un enroulement de rotor (21), et les cornes polaires définissant deux à deux des interstices laissant dégagé l'enroulement de rotor, alternateur caractérisé en ce que le profil des bords d'attaque (43, 53; 43', 53') et de fuite (42, 52; 42', 52') des cornes polaires est tel qu'elle provoque un flux d'air de refroidissement généralement axial d'un côté du rotor vers le côté opposé. 2. Alternateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les profils des bords d'attaque (43, 53; 43', 53') et/ou de fuite (42, 52; 42', 52') d'au moins certaines cornes polaires sont curvilignes. 3. Alternateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les bords d'attaque (43, 53) et/ou de fuite (42, 52) adoptent une convexité vers la direction de déplacement du rotor. 4. Alternateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les bords d'attaque (43', 53') et/ou de fuite (42', 52') adoptent une convexité vers la direction inverse de celle du déplacement du rotor. 5. Alternateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que en ce qu'il comporte deux ventilateurs (10, 12) adossés aux deux pièces polaires (4, 5) du rotor. 6. Alternateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que en ce qu'il est dépourvu de ventilateurs.