Brevet FR2756116A1 — publié le 19980522

L'invention concerne un alternateur de véhicule automobile comportant un stator enrobé. L'invention concerne plus particulièrement un alternateur de véhicule automobile, du type dans lequel un rotor est monté à rotation autour de son axe au centre d'un stator, qui comporte un corps de stator sensiblement annulaire qui est reçu à l'intérieur d'un carter de l'alternateur et dans lequel sont noyés des enroulements statoriques. On connaît déjà des alternateurs dans lesquels le stator comporte des noyaux magnétiques entourés de bobinages, ou enroulements, de fils conducteurs qui sont noyés dans un corps de stator en matière plastique fixé à l'intérieur du carter de l'alternateur. II est également connu de réaliser le moulage de la matière plastique constituant le corps de stator, notamment d'une résine, directement dans le carter de l'alternateur qui forme alors un moule. Toutefois, il est nécessaire de résoudre certains problèmes de fixation du stator dans le carter. En effet, du fait des différences de coefficient de dilatation des matériaux constituant le carter et le corps de stator, il peut se produire un décollement du corps de stator par rapport au carter au niveau de leur surface d'interface décollement qui est nuisible d'une part à la fixation des deux éléments mais qui est surtout nuisible au transfert de chaleur entre ces deux éléments. En effet, les enroulements qui sont noyés dans le corps de stator sont une source importante de chaleur lors du fonctionnement de l'alternateur, notamment lorsque celui-ci fonctionne à pleine charge, et il est nécessaire d'assurer une évacuation la plus complète possible de cette chaleur pour augmenter le rendement et la durée de vie de l'alternateur. Or, une partie de cette chaleur doit être évacuée par le carter, celui pouvant être refroidi soit par l'air ambiant autour de l'alternateur, soit par une circulation d'un liquide de refroidissement dans une cavité interne aménagée dans la paroi du carter. Dans tous les cas, le transfert de chaleur entre le corps de stator et le carter ne peut se faire de manière efficace que s'il y a un contact étroit entre les deux éléments, tout intervalle entre eux supposant la présence d'une couche isolante d'air réduisant considérablement les échanges thermiques. Par ailleurs, la fixation radiale du stator doit être la plus précise possible du fait qu'il est nécessaire de respecter une distance d'entrefer très précise entre le stator et le rotor pour obtenir un fonctionnement satisfaisant de l'alternateur. L'invention a donc pour objet de proposer une nouvelle conception d'un alternateur comportant un stator enrobé qui assure une liaison optimale entre le stator et le carter de l'alternateur, notamment dans la direction radiale. Dans ce but, I'invention propose un alternateur de véhicule automobile, du type dans lequel un rotor est monté à rotation autour de son axe au centre d'un carter, un stator comprenant des noyaux magnétiques et des fils conducteurs noyés dans un corps de stator sensiblement annulaire qui est reçu à l'intérieur d'un carter de l'alternateur, caractérisé en ce que le corps de stator comporte, dans sa face cylindrique externe, des rainures en forme de queue d'aronde qui s'étendent axialement et qui sont destinées à coopérer avec des tenons de section conjuguée formés axialement sur une surface cylindrique interne du carter de manière à rendre le corps de stator solidaire du carter selon la direction radiale. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - les rainures sont réalisées venues de matière avec le corps de stator qui est réalisé par moulage d'une matière plastique à l'intérieur du carter, dont la surface interne est préalablement munie des tenons de forme conjuguée - les rainures du corps de stator et les tenons du carter sont répartis angulairement de manière régulière; - les rainures du corps de stator et les tenons du carter s'étendent axialement sur une longueur inférieure à celle du stator et sont de largeurs sensiblement égales - les rainures et les tenons sont agencés axialement du côté de l'alternateur où sont agencés des moyens de régulation et de mise en forme du courant électrique produit par l'alternateur; - la surface interne du carter est munie d'une gorge radiale interne dans laquelle un collet radial externe est formé lors du moulage du corps de stator, de manière à fixer le stator dans le carter selon la direction axiale - le carter comporte une cavité interne dans laquelle circule un fluide de refroidissement, et la cavité interne s'étend au voisinage d'une surface de contact du carter avec le corps de stator. 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 réalisé conformément aux enseignements de l'invention; ; et - la figure 2 est une vue en section selon la ligne 2-2 du carter et du stator de l'alternateur de la figure 1. On a représenté sur la figure 1 un alternateur 10 qui comporte essentiellement un rotor 12 qui est entraîné en rotation autour de son axe Al à l'intérieur d'un stator sensiblement annulaire 14 lui-même fixé à l'intérieur d'un carter 16 sensiblement cylindrique de l'alternateur 10. Le carter 16 est fermé à ses deux extrémités axiales par des flasques transversaux 18, 20 au travers desquels un arbre 21 du rotor est monté à rotation autour de l'axe Al. A l'une des extrémités axiales de l'arbre 21 qui dépasse à l'extérieur du flasque transversal 18, une poulie 22 est destinée à recevoir une courroie d'entraînement en rotation du rotor 12. Sur une face externe 24 du palier transversal opposé 20, un capot de protection 26 recouvre des moyens de régulation et de mise en forme du courant électrique produit par l'alternateur qui comprennent notamment un pont redresseur, un régulateur ainsi que des bornes de liaison à un circuit électrique du véhicule. De manière connue, le stator 14 comporte une série de noyaux magnétiques 28 qui s'étendent sensiblement radialement et dont chacun est entouré d'un enroulement ou bobinage de fils conducteurs 30 qui forment l'induit de l'alternateur. Selon un agencement connu, I'induit est noyé dans un corps de stator 32 réalisé par moulage en matière plastique. La matière plastique est injectée directement à l'intérieur du carter 16, autour de l'induit. Ainsi, le corps de stator 32 est en contact étroit par une surface externe sensiblement cylindrique 34 avec une surface interne 36 complémentaire du carter 16. Par ailleurs, le corps de stator 32 comporte une surface cylindrique interne 38 parfaitement cylindrique qui délimite un espace à l'intérieur duquel le rotor 12 est monté à rotation. Conformément aux enseignements de l'invention, et comme on peut le voir plus particulièrement sur la figure 2, la surface interne 36 du carter 16 comporte, à son extrémité axiale avant proche des moyens de régulation et de mise en forme du courant, des tenons 40 en forme de queue d'aronde qui, lors du moulage du corps de stator 32, forment des rainures complémentaires 42 dans la surface cylindrique externe 34 du corps de stator 32. Les tenons 40 et les rainures 42 s'étendent parallèlement à l'axe Al de l'alternateur 10 de sorte que leur section en queue d'aronde assure une fixation du corps de stator 14 par rapport au carter 16 à la fois en rotation autour de l'axe Al et selon une direction radiale par rapport à cet axe. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, il est prévu environ une trentaine de tenons 40 formés sur le carter 16 et répartis angulairement de manière régulière de sorte qu'ils assurent sur toute la périphérie du corps de stator 32 un maintien qui permet de répartir de manière quasi uniforme les contraintes entre le corps de stator 32 et le carter 16. La largeur des tenons 40 est choisie de manière à être sensiblement équivalente à l'écartement de deux tenons consécutifs. Les tenons s'étendent axialement sur une longueur sensiblement équivalente au quart de la longueur axiale du stator 14 et ils sont agencés au niveau de l'extrémité de celui-ci qui est la plus proche des éléments de régulation du courant qui dissipent une quantité de chaleur importante. Le carter 16 étant généralement réalisé par moulage en alliage léger, les tenons 40 pourront être avantageusement réalisés venus de matière par moulage en utilisant un noyau susceptible d'être démoulé selon la direction axiale des tenons 40. Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu dans la surface interne 36 du carter 16 une gorge radiale 44 dans laquelle se forme un collet radial externe 46 du corps de stator 32 lorsque celui-ci est moulé dans le carter 16. Le collet radial 46 et la gorge 44 assurent une fixation axiale particulièrement fiable du stator 14 dans le carter 16. Dans l'exemple de réalisation de l'invention qui est représenté sur les figures, I'alternateur 10 est un alternateur refroidi par eau qui comporte une cavité interne 48 aménagée dans l'épaisseur du carter 16. La cavité interne 48 se présente ainsi sous la forme d'une poche annulaire qui s'étend au voisinage de la surface cylindrique interne 36 du carter 16 au contact de laquelle se trouve la surface externe 34 du corps de stator 32. La cavité 48 est alimentée en liquide de refroidissement par une entrée d'alimentation 50 et le liquide de refroidissement peut être par exemple prélevé sur le circuit de refroidissement (non représenté) du moteur thermique du véhicule. Du fait de l'agencement de la cavité 48 et grâce à la coopération des tenons 40 en queue d'aronde avec les rainures correspondantes 42 qui maintiennent en permanence un contact entre le corps de stator 32 et le carter 16, les échanges de chaleur sont particulièrement efficaces, ce qui permet de maintenir une température la plus basse possible au niveau du stator 14. Les tenons 40 qui sont formés en relief par rapport à la surface cylindrique interne 36 du carter 16 sont ainsi déportés axialement par rapport aux noyaux magnétiques 28 du stator 14 dont on peut voir sur la figure qu'ils déterminent l'encombrement radial du corps de stator 32. En effet, aux extrémités axiales du corps de stator 14, on ne trouve que les enroulements 30 dont la position radiale permet la présence des rainures 42 tout en conservant l'induit entièrement noyé dans la matière plastique. Bien entendu, les termes de tenon et de rainure ont été choisis arbitrairement du fait que, en fonction de la géométrie des formes complémentaires, deux tenons 40 consécutifs délimitent dans le corps de stator 32 une rainure en forme de queue d'aronde et, inversement, deux rainures 42 du corps de stator 32 délimitent entre elles un tenon en forme de queue d'aronde. REVENDICATIONS 1. Alternateur de véhicule automobile, du type dans lequel un rotor (12) est monté à rotation autour de son axe (Al) au centre d'un carter (16), un stator (14) comprenant des noyaux magnétiques (28) et des fils conducteurs (30) noyés dans un corps de stator (32) sensiblement annulaire qui est reçu à l'intérieur d'un carter (16) de l'alternateur (I 0), caractérisé en ce que le corps de stator (32) comporte, dans sa face cylindrique externe (34), des rainures (42) en forme de queue d'aronde qui s'étendent axialement et qui sont destinées à coopérer avec des tenons (40) de section conjuguée formés axialement sur une surface cylindrique interne (36) du carter (16) de manière à rendre le corps de stator (32) solidaire du carter (16) selon la direction radiale. 2. Alternateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rainures (42) sont réalisées venues de matière avec le corps de stator (32) qui est réalisé par moulage d'une matière plastique à l'intérieur du carter (16), dont la surface interne (34) est préalablement munie des tenons (40) de forme conjuguée. 3. Alternateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les rainures (42) du corps de stator (32) et les tenons (40) du carter (16) sont répartis angulairement de manière régulière. 4. Alternateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les rainures (42) du corps de stator (32) et les tenons (40) du carter (16) s'étendent axialement sur une longueur inférieure à celle du stator (14) et sont de largeurs sensiblement égales. 5. Alternateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les rainures (42) et les tenons (40) sont agencés axialement du côté de l'alternateur (10) où sont agencés des moyens de régulation et de mise en forme du courant électrique produit par l'alternateur (10). 6. Alternateur selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la surface interne (36) du carter (16) est muni d'une gorge radiale (44) interne dans laquelle un collet radial externe (46) est formé lors du moulage du corps de stator (32), de manière à fixer le stator (14) dans le carter (16) selon la direction axiale. 7. Alternateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le carter (16) comporte une cavité interne (48) dans laquelle circule un fluide de refroidissement, et en ce que la cavité interne (18) s'étend au voisinage d'une surface de contact (36) du carter (16) avec le corps de stator (32).