Brevet FR2774524A1 — publié le 19990806

La présente invention concerne de manière générale les machines tournantes pour véhicules automobiles, et en particulier les alternateurs. Elle concerne plus particulièrement une machine tournante qui comporte un rotor monté sur un arbre d'axe X entrainé en rotation autour de son axe dans un carter portant un stator, le rotor comprenant des éléments polaires agencés de sorte que leurs surfaces externes forment une surface cylindrique du rotor, lesdits éléments polaires comportant sur leur surface externe des reliefs espacés les uns des autres selon l'axe X. Le document JP - 3139149 décrit un alternateur du type précité, dans lequel le rotor est formé de deux pièces polaires comportant des cornes polaires imbriquées les unes dans les autres de sorte que leurs surfaces externes forment une surface cylindrique du rotor. Selon ce document, les surfaces externes des cornes polaires sont pourvues de reliefs espacés les uns des autres selon l'axe de rotation du rotor, et définissant entre eux des gorges annulaires parallèles et perpendiculaires à l'axe de rotation du rotor. Ces gorges annulaires sont destinées à couper les lignes de flux des courants de Foucauit générés sur les surfaces externes des cornes polaires du rotor, et par conséquent permettent une augmentation de la résistance équivalente des surfaces des cornes polaires. De cette façon les pertes de courant peuvent être diminuées. Lesdites gorges parallèles sont réalisées sur les surfaces externes des cornes polaires du rotor par usinage en effectuant plusieurs plongées de l'outil de coupe (une plongée pour chaque gorge). Afin de refroidir un tel alternateur, il est prévu selon ce document, une ventilation interne avec deux ventilateurs adossés au rotor, de part et d'autre de celui-ci, à l'intérieur du carter. 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 de montage de l'arbre d'entrainement du rotor et dans une certaine mesure les enroulements du rotor et de stator. Il est également bien connu d'utiliser un ou plusieurs ventilateurs à l'extérieur du carter pour refroidir de telles machines tournantes. A l'aide de ces ventilateurs internes et/ou externes, on sait créer un flux d'air traversant le rotor de l'avant (côté poulie) vers l'arrière (côté redressement) de la machine tournante, ou vice-versa. Dans le cas d'une ventilation interne, où au moins un ventilateur est adossé au rotor, ce flux d'air est créé par exemple en modifiant au moins une partie des pales du ventilateur ou de l'un des ventilateurs par rapport à l'autre ventilateur (en changeant par exemple leur inclinaison) pour créer entre les deux côtés du rotor une différence de pression. Dans le cas d'une ventilation externe, un ventilateur unique situé à l'extérieur du carter, crée une aspiration de l'arrière vers l'avant. Enfin, il existe aussi des systèmes de ventilation mixtes avec un ventilateur interne adossé au rotor en arrière de celui-ci, et un ventilateur situé à l'extérieur du carter en avant du rotor. Par rapport à l'état de la technique présenté cidessus, l'invention propose une nouvelle machine tournante simple et économique à réaliser. A cet effet, selon l'invention, il est prévu une machine tournante du type mentionné en introduction, à savoir du type comprenant un rotor monté sur un arbre d'axe X entrainé autour de son axe dans un carter portant un stator, le rotor comprenant des éléments polaires agencés de sorte que leurs surfaces externes forment une surface cylindrique du rotor, lesdits éléments polaires comportant sur leur surface externe des reliefs espacés les uns des autres selon l'axe X, machine tournante caractérisée en ce que lesdits reliefs définissent entre eux au moins une rainure hélicoïdale dont l'axe d'hélice est confondu avec l'axe X. Ainsi, la réalisation par usinage des rainures hélicoïdales est simplifiée car elles sont réalisées en une seule passe par chariotage d'un outil de coupe sur la surface cylindrique du rotor. Chaque rainure hélicoïdale permet avantageusement de couper les courants de Foucault développés à la surface du rotor, de manière à augmenter la résistance équivalente des surfaces de ses éléments polaires et de cette façon abaisser les pertes de courant. Selon une variante préférée de la machine tournante conforme à l'invention, le carter comporte dans des parties d'extrémités avant et arrière placées selon l'axe X de part et d'autre du rotor, des orifices de communication entre l'extérieur et l'intérieur du carter, de sorte que lors de la rotation du rotor, chaque rainure hélicoïdale provoque une circulation d'air de ventilation dans le carter entre les orifices de communication opposés selon l'axe X. Ainsi, et c'est un autre aspect de la machine tournante de l'invention, celle-ci permet d'assurer de façon extrêmement simple et économique, par le simple jeu de rotation du rotor, et sans qu'il soit nécessaire de recourir à des ventilateurs, ou de les modifier, un refroidissement de ladite machine. D'autres aspects avantageux, mais non limitatifs, de la machine tournante selon l'invention sont les suivants - Chaque rainure hélicoïdale est continue sur ladite surface cylindrique du rotor. - Chaque rainure hélicoïdale est agencée sur ladite surface cylindrique du rotor de sorte que lorsque ledit rotor tourne dans le sens horaire, vue selon l'axe X de l'extrémité avant du carter, chaque rainure hélicoïdale présente un filet d'hélice incliné vers la droite, et lorsque ledit rotor tourne dans le sens anti-horaire, chaque rainure hélicoïdale vue selon l'axe X de l'extrémité avant du carter présente un filet d'hélice incliné vers la gauche, et inversement. - I1 est prévu sur la surface cylindrique du rotor, une seule rainure hélicoïdale. - Le carter comporte dans une partie centrale, une chambre annulaire fermée dans laquelle circule un liquide de refroidissement alimenté par une conduite débouchant dans ladite chambre. - La machine tournante comporte deux ventilateurs d'axe X adossés au rotor à l'intérieur du carter. - La machine tournante constitue un alternateur. La description qui va suivre, en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif, fera mieux comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur le dessin annexé, la figure 1 représente une vue en coupe axiale d'un mode de réalisation d'un alternateur selon l'invention. Sur 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 de deux demi-carters la, lb assemblés. Dans les demi carters la, lb est monté rotatif, par l'intermédiaire de roulements 11, 12 un arbre 200 portant un rotor 100. Dans le carter, il est également prévu autour du rotor un stator 300. Le rotor 100 est constitué par un enroulement et par deux pièces polaires 110, 120 comportant des cornes polaires, respectivement 111, 121, de forme généralement triangulaire, imbriquées les unes dans les autres. Les cornes polaires 111, 121 sont agencées de sorte que leurs surfaces externes forment une surface cylindrique du rotor. L'alternateur comporte également une poulie 10 du côté avant, et un capot 13 du côté arrière, abritant notamment les circuits de régulation et de redressement et les mécanismes d'alimentation de l'enroulement du rotor. Les cornes polaires 111, 121 comportent sur leur surface externe des reliefs 112, 122 espacés les uns des autres selon l'axe X, lesdits reliefs définissant entre eux sur la surface cylindrique du rotor 100 au moins une rainure hélicoïdale 130 dont l'axe d'hélice est confondu avec l'axe X. Dans l'exemple représenté, il est prévu sur la surface cylindrique du rotor, une seule rainure hélicoïdale 130. Cette rainure hélicoïdale 130 permet de couper les courants de Foucauit générés au niveau des surfaces externes des cornes polaires et de ce fait, d'augmenter la résistance sur la surface desdites cornes et de diminuer les pertes de courant. Dans les parties d'extrémités la, lb du carter 1, situées de part et d'autre du rotor selon l'axe X, il est prévu des orifices 2, 3 de communication entre l'extérieur et l'intérieur du carter. Ainsi, lors de la rotation du rotor 100 chaque rainure hélicoïdale 130 provoque une circulation d'air de ventilation dans le carter entre les orifices de communication 3 et 2 opposés axialement. Du côté arrière du carter, il est également prévu ici un orifice 4 dans le capot arrière pour permettre l'entrée ou la sortie d'air via l'orifice 3 à l'intérieur du carter. Chaque rainure hélicoïdale 130 est formée de façon similaire au filetage d'une vis par chariotage d'un outil de coupe. Dans l'exemple représenté, la rainure hélicoïdale 130 est agencée sur la surface cylindrique du rotor 100 de sorte que lorsque ledit rotor 100 tourne dans le sens horaire, vue selon l'axe X de l'extrémité avant la du carter 1, la rainure hélicoïdale présente un filet d'hélice incliné vers la droite, et lorsque ledit rotor tourne dans le sens anti-horaire, la rainure hélicoïdale vue selon l'axe X de l'extrémité avant la du rotor 1 présente un filet d'hélice incliné vers la gauche. Ainsi, selon cet exemple de réalisation, l'air chaud pris sur l'arrière de l'alternateur en entrant via les orifices 4 et 3 à l'intérieur du carter est extrait selon le trajet A vers l'orifice 2 prévu sur la partie d'extrémité avant la du carter. Bien entendu, selon une variante de réalisation non représentée, on peut choisir d'extraire l'air de l'avant vers l'arrière de l'alternateur, dans ce cas, il faut prévoir que la rainure hélicoïdale soit agencée sur la surface cylindrique du rotor de sorte que lorsque ledit rotor tourne dans le sens horaire, vue selon l'axe X de l'extrémité avant du carter, elle présente un filet d'hélice incliné vers la gauche, et lorsque ledit rotor tourne dans le sens anti-horaire, vue selon l'axe X de l'extrémité avant du carter, la rainure hélicoïdale présente un filet d'hélice incliné vers la droite. En outre, selon le mode de réalisation représenté, dans une partie centrale îc du demi-carter lb, il est prévu une chambre annulaire 8 fermée dans laquelle circule un liquide de refroidissement (de l'eau par exemple), ce liquide de refroidissement étant alimenté par une conduite d'alimentation 9 débouchant dans ladite chambre 8. Selon une variante non représentée, on peut prévoir que le rotor soit flanqué de deux ventilateurs supplémentaires internes respectivement avant et arrière adossés audit rotor de façon à participer au refroidissement des composants de l'alternateur. Bien entendu, le mode de réalisation représenté est dépourvu de ventilateur et le refroidissement des composants de l'alternateur est assuré par la circulation d'air de ventilation provoquée par la seule rotation du rotor pourvue de la rainure hélicoïdale. La présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante aux modifications conformes à son esprit. En particulier, il est clair que l'agencement de rainure hélicoïdale prévue sur la surface externe d'éléments polaires du rotor peut être adapté par l'homme du métier sur un moteur. REVENDICATIONS Machine tournante pour véhicule automobile, qui comporte un rotor (100) monté sur un arbre (200) d'axe X entrainé en rotation autour de son axe dans un carter (1) portant un stator (300), le rotor (100) comprenant des éléments polaires (111, 121) agencés de sorte que leurs surfaces externes forment une surface cylindrique du rotor, lesdits éléments polaires (111, 121) comportant sur leur surface externe des reliefs (112, 122) espacés les uns des autres selon l'axe X, caractérisée en ce que lesdits reliefs (112, 122) définissent entre eux au moins une rainure hélicoïdale (130) dont l'axe d'hélice est confondu avec l'axe X. 2.Machine tournante selon la revendication 1, caractérisée en ce que le carter (1) comporte dans des parties d'extrémités avant et arrière (la, lb) placées selon l'axe X de part et d'autre du rotor (100), des orifices (2, 3) de communication entre l'extérieur et l'intérieur du carter (1), de sorte que lors de la rotation du rotor (100), chaque rainure hélicoïdale (130) provoque une circulation d'air de ventilation dans le carter (1) entre les orifices de communication opposés (2, 3) selon l'axe X. 3.Machine tournante selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque rainure hélicoïdale (130) est continue sur ladite surface cylindrique du rotor (100). 4.Machine tournante selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que chaque rainure hélicoïdale (130)est agencée sur ladite surface cylindrique du rotor (100) de sorte que lorsque ledit rotor tourne dans le sens horaire, vue selon l'axe X de l'extrémité avant (la) du carter (1), chaque rainure hélicoïdale (130) présente un filet d'hélice incliné vers la droite, et lorsque ledit rotor tourne dans le sens anti-horaire, chaque rainure hélicoïdale vue selon l'axe X de l'extrémité avant du carter présente un filet d'hélice incliné vers la gauche, et inversement. 5.Machine tournante selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'il est prévu sur la surface cylindrique du rotor (100)une seule rainure hélicoïdale (130). 6.Machine tournante selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le carter (1) comporte dans une partie centrale (lc), une chambre annulaire fermée (8) dans laquelle circule un liquide de refroidissement alimenté par une conduite (9) débouchant dans ladite chambre (8). 7.Machine tournante selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'il comporte deux ventilateurs d'axe X adossés au rotor (100). 8.Machine tournante selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle constitue un alternateur.