Brevet FR2780572A1 — publié le 19991231

L'invention concerne d'une façon générale les machines électriques tournantes, et en particulier les alternateurs de véhicule automobile à carter refroidis par fluide. On connaît de tels carters, par exemple du document FR-2 749 109. Le carter présente une paroi latérale cylindrique présentant dans son épaisseur deux faces concentriques en regard définissant une chambre recevant un liquide de refroidissement en circulation. Ce liquide permet d'évacuer rapidement la chaleur produite par le fonctionnement de l'alternateur. Dans ce procédé de refroidissement, le stator transfère donc ses pertes thermiques à la paroi interne par contact. Ensuite, cette puissance thermique est transmise, par convection forcée, depuis la paroi interne vers le liquide en mouvement dans le circuit. Toutefois, on constate l'apparition d'un mouvement tourbillonnaire du liquide au niveau de l'embouchure du conduit de sortie. Ce tourbillon génère une perte de charge significative et20 un niveau de pression plus élevé qui entraînent un important surplus de consommation d'énergie pour mettre le liquide en circulation dans le carter. De plus, certaines opérations de process (emmanchement des embouts et des capsules de dessablage) nécessitent d'exercer des efforts importants, notamment radiaux, sur la paroi extérieure. Lorsque le carter n'est pas assez rigide, il se déforme et/ou se casse à cette occasion. Un but de l'invention est de fournir un carter permettant de réduire la consommation d'énergie nécessaire pour mettre le fluide en circulation, et qui soit plus robuste. En vue de la réalisation de ce but, on prévoit selon l'invention un alternateur comportant un carter présentant une chambre pour la circulation d'un fluide et un conduit de sortie du fluide contigu à la chambre, le carter comportant en outre un déflecteur apte à diriger le! fluide en direction du conduit. Ainsi, le déflecteur limite voire empêche totalement l'apparition d'un mouvement tourbillonnaire dans le fluide. On réduit ainsi la perte de charge en sortie du circuit, ce qui réduit la consommation d'énergie nécessaire à la mise en mouvement du fluide. De plus, le déflecteur améliore localement la tenue mécanique de la paroi du carter, la rendant plus robuste pendant les opérations de fabrication et d'assemblage. Le fluide sera avantageusement un liquide. Avantageusement, le déflecteur est en contact avec une embouchure du conduit. Avantageusement, le déflecteur est en contact avec deux faces de la chambre s'étendant en regard l'une de l'autre. Ainsi, le déflecteur forme entretoise entre les deux faces et accroît particulièrement la robustesse du carter. Avantageusement, le déflecteur a une forme plane. Avantageusement, le déflecteur comporte au moins trois branches non coplanaires entre elles. Avantageusement, le déflecteur s'étend dans au moins un plan radial à un axe du conduit. Avantageusement, la chambre présentant des bords, le déflecteur est distant des bords. Avantageusement, le déflecteur est contigu à un bord de la chambre. Avantageusement, l'alternateur présente un deuxième conduit contigu à la chambre, le carter comportant un deuxième déflecteur apte à diriger le fluide en direction du deuxième conduit. Ainsi, lorsqu'il est prévu que le circuit de fluide soit réversible de sorte que le conduit d'entrée peut devenir conduit de sortie et réciproquement, on obtient les avantages de l'invention, quel que soit le sens de circulatidn du fluide. Avantageusement, le carter présente deux faces cylindriques en regard formant la chambre de circulation de fluide, et des reliefs s'étendant en saillie de l'une des faces vers l'autre face. Ainsi, les reliefs augmentent la surface d'échange thermique entre le carter et le fluide. De plus, en réduisant la section transversale d'écoulement du fluide entre les deux faces, ils accroissent la vitesse de cet écoulement. En outre, ils favorisent l'apparition de turbulences dans le fluide, ce qui accroît les coefficients d'échange convectifs. Ces différents effets contribuent chacun à améliorer le refroidissement du carter par le fluide. Par ailleurs, les reliefs limitent les possibilités de rapprochement des deux faces l'une de l'autre (notamment lorsque les reliefs s'étendent à distance de l'une des faces), voire limitent toute déformation des faces (lorsque certains au moins des reliefs s'étendent de l'une à l'autre des faces). Ils permettent donc de rigidifier la paroi latérale du carter, la rendant ainsi plus robuste et mieux adaptée aux différentes opérations que subit l'alternateur pour sa fabrication. Le fluide pourra notamment être un liquide. Avantageusement, au moins certains des reliefs s'étendent de l'une à l'autre des deux faces. Ainsi, les reliefs jouent le rôle de ponts thermiques évacuant certaines des calories non captées par le fluide directement vers la partie externe de la paroi, ce qui accroît encore le refroidissement. En outre, la robustesse du carter est améliorée. Avantageusement, au moins certains des reliefs s'étendent à distance de l'une des faces. Ainsi, la surface d'échange entre les reliefs et le fluide, qui comprend l'extrémité libre des reliefs, est particulièrement importante. Avantageusement, au moins certains des reliefs sont contigus à un bord formant jonction de l'une à l'autre des faces. Avantageusement, au moins certains des reliefs s'étendent à distance d'un ou de bords formant jonction de l'une à l'autre des faces. Ainsi, la surface d'échange avec le fluide est importante, toute la surface latérale des reliefs étant balayée par le fluide circulant. Avantageusement, les reliefs sont localement disposés en une matrice. Avantageusement, au moins certains des reliefs sont disjoints. Avantageusement, au moins certains des reliefs ont une section de forme circulaire dans un plan transversal localement parallèle aux faces. Avantageusement, l'alternateur est destiné à un véhicule, notamment routier. On prévoit également selon l'invention un carter pour alternateur présentant une chambre pour la circulation d'un fluide et un conduit de sortie du fluide contigu à la chambre, le carter comportant en outre un déflecteur apte à diriger le fluide en direction du conduit. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description suivante de deux modes préférés de réalisation et de variantes donnés à titre d'exemples non limitatifs. Aux dessins annexes: - la figure 1 est une vue en coupe axiale de l'alternateur selon le premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe axiale d'une partie du carter'de l'alternateur de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe transversale du carter de la figure 2 dans le plan des conduits d'entrée et de sortie; - la figure 4 est une vue partielle en coupe selon le plan IV-IV du carter de la figure 3 au niveau du conduit de sortie; - la figure 5 est une vue partielle en coupe selon le plan V-V du carter de la figure 4 au niveau du conduit; - les figures 6 à 9 sont des vues analogues à la figure montrant des variantes de réalisation du carter de la figure 1; - la figure 10 est une vue partielle en coupe axiale détaillée du carter selon un deuxième mode de réalisation; - la figure 11 est une vue en coupe transversale selon le plan XI-XI du carter de la figure 10; - la figure 12 est une vue développée en coupe selon la surface XII-XII du carter de la figure 11; - la figure 13 est une vue en perspective de principe montrant l'agencement des reliefs dans le carter des figures 10 à 12; - la figure 14 est une vue analogue à la figure 10 illustrant une variante de réalisation; et - la figure 15 est une vue analogue à la figure 12 illustrant d'autres variantes de réalisation. L'alternateur 2 selon un premier mode de réalisation de l'invention est illustré à la figure 1. Il comporte un carter 4 comportant une paroi latérale 6 et une paroi arrière 8 dans laquelle est ménagé un logement de roulement arrière 10 recevant l'arbre 12 d'un rotor 14 à griffes de l'alternateur. Cet arbre est muni d'une poulie 16 destinée à coopérer avec une courroie non illustrée. L'alternateur comporte un stator 18 en contact avec une face interne 20 de la paroi latérale 6 du carter. En référence aux figures 2 à 5, on va maintenant décrire précisément le carter 4 de l'alternateur de la figure 1. La paroi latérale 6 et la paroi arrière 8 sont ici réalisées en métal d'un seul tenant par fonderie. La paroi latérale 6 présente dans son épaisseur un évidement ou chambre annulaire 7 à section axiale de forme plate, défini par deux faces intérieures cylindriques concentriques 22, 26 de la paroi latérale 6, s'étendant en regard l'une de l'autre, et d'axe 24. La face 22 est concave et orientée vers l'axe 24 de l'alternateur et de l'arbre, et la face 26 est convexe et orientée en direction opposée. Cet évidement 7 se prolonge dans la paroi arrière 8 sous la forme de deux faces planes annulaires 28 en regard l'une de l'autre. Cet évidement forme un circuit pour un liquide de refroidissement, et à cette fin est relié à un conduit d'entrée 30 et un conduit de sortie 31 connectés de façon adaptée et connue en soi au circuit de refroidissement du moteur du véhicule pour assurer une circulation périphérique forcée du liquide autour de l'axe 24 dans l'évidement 7. Le carter 4 comporte une paroi avant rapportée obturant la paroi latérale 6 à son bord d'extrémité libre arrière 29 opposé à la paroi arrière 8. En référence aux figures 2 à 5, le conduit de sortie 31 présente une embouchure évasée 40 contiguë à la face intérieure 22 et prolongeant celle-ci en continuité. Le carter 4 comporte un déflecteur plan 42 ayant généralement une forme rectangulaire. Le déflecteur s'étend ici dans un plan orthogonal à l'axe 24 du carter, et dans un plan radial à un axe 44 du conduit de sortie 31. Cet axe passe par le centre du déflecteur. Les deux bords longitudinaux 41, 43 du déflecteur 42 sont en contact avec les faces intérieures 26, 22 respectives. L'un 43 des bords est en contact avec l'embouchure 40. Le déflecteur peut être obtenu par fonderie lors de la réalisation du carter et ainsi être d'un seul tenant avec celui-ci. Alternativement, il peut être formé par surmoulage après obtention du carter par fonderie, ou encore constituer un insert rapporté. En fonctionnement de l'alternateur, le déflecteur 42 guide le liquide en direction du conduit de sortie 31 en interdisant l'apparition d'un tourbillon. Il fait par ailleurs office d'entretoise reliant les deux faces intérieures 22, 26 et ainsi améliorant la tenue mécanique du carter. Le carter 4 comporte un deuxième déflecteur 42 associé au conduit d'entrée 30 de la même façon que celui du conduit de sortie 31. Ainsi, lorsque le circuit de liquide de refroidissement est prévu pour être réversible et que, par conséquent, le conduit 30 devient conduit de sortie, et le conduit 31 conduit d'entrée, le déflecteur associé au conduit 30 procure les mêmes avantages que ceux précités. Dans la variante de la figure 6, le déflecteur 42 comporte trois branches planes 46 régulièrement réparties autour de l'axe 44 du conduit 31 et disposées chacune dans un plan respectif radial à cet axe. Chaque branche est en contact avec la face intérieure convexe 26 et l'embouchure 40. Dans la variante de la figure 7, les branches 46 sont au nombre de quatre et disposées de façon analogue à la variante de la figure 6. La variante de la figure 8 diffère du mode de réalisation de la figure 5 seulement en ce que le déflecteur 42 s'étend dans un plan radial à l'axe 24 du carter. Son orientation diffère donc de 90 de celle du déflecteur de la figure 5. Dans la variante de la figure 9, le déflecteur 42 de la figure 8 est prolongé d'un côté jusqu'à un bord d'extrémité axiale de la paroi latérale 6, par exemple le bord 29, formant jonction entre les faces intérieures 22 et 26. La tenue mécanique du carter 4 est donc améliorée tout le long de ce déflecteur. De plus, le déflecteur sépare deux flux de liquide arrivant de front l'un avec l'autre et contribue à les guider chacun vers le conduit de sortie 31 en réduisant les turbulences et les tourbillons. Le déflecteur pourra s'étendre d'un seul côté de l'axe 44 du conduit. Le plan du déflecteur ou de l'une de ses branches 46 pourra être incliné par rapport à l'axe 44 du conduit. Dans le deuxième mode de réalisation illustré aux figures 10 à 13, en plus du ou des déflecteurs, le carter 4 comporte des reliefs 32, ici disjoints, disposés suivant une matrice ou quadrillage dans l'évidement 7. Les lignes du quadrillage sont respectivement parallèles et perpendiculaires aux bords d'extrémité axiale de la paroi latérale 6. Les reliefs 32 sont régulièrement espacés les uns des autres avec le même pas dans les deux directions du quadrillage. Chaque relief 32 s'étend en saillie de l'une des faces internes 22, 26 jusqu'à l'autre face interne. Les reliefs 32 ont ici chacun une forme de colonnette à face latérale cylindrique ayant un axe localement perpendiculaire aux faces internes 22, 26 et à section circulaire suivant un plan transversal localement parallèle aux faces internes. Tous les reliefs 32 s'étendent ici à distance du bord d'extrémité libre 29 formant jonction de l'une à l'autre des faces internes 22, 26. Lors du fonctionnement de l'alternateur, le stator 18 génère un flux de chaleur orienté suivant une direction radiale à l'axe 24 et en direction opposée à celui-ci, illustré par la flèche 34 sur la figure 13. Cette chaleur est transmise à la partie interne de la paroi 6 portant la face 26, aux reliefs 32 et, via ceux- ci, à la partie externe de la paroi 6 portant la face 22. Cette' chaleur est ainsi communiquée au liquide de refroidissement par les faces intérieures 22, 26 et la face latérale des reliefs 32, puis évacuée par le liquide en circulation. Le liquide de refroidissement circule en particulier entre les reliefs 32 d'une même ligne et d'une même colonne, comme illustré par les flèches 36 sur les figures 12 et 15. Dans la variante de la figure 14, les reliefs 32 s'étendent en saillie d'une des deux faces intérieures 22, 26, par exemple la face 26, et à distance de l'autre face, sans donc atteindre celle-ci. Le liquide passe donc aussi entre la face d'extrémité libre 38 des reliefs 32 et cette face intérieure 22. La figure 15 illustre différentes variantes concernant la forme de la section transversale des reliefs 32: elliptique, polygonale (par exemple rectangulaire), etc. Elle illustre également une variante dans laquelle certains des reliefs 32 sont accolés du bord 29 ou à l'un des bords d'extrémité axiale formant jonction entre les deux faces intérieures 22, 26 de l'évidement. La circulation du liquide peut ne pas s'effectuer entre ces reliefs, comme le montre la flèche 38 de la figure 15. L'alternateur sera avantageusement destiné à un véhicule automobile terrestre, notamment routier (par exemple un véhicule de tourisme ou un poids lourd), ou aérien. L'alternateur pourra être à griffes ou à pôles saillants. Bien entendu, l'invention s'applique également à des alternateurs réalisant d'autres fonctions telles que la fonction démarrage du moteur thermique d'un véhicule automobile, un tel alternateur étant alors appelé "alterno-démarreur". REVENDICATIONS 1. Alternateur (2) comportant un carter (4) présentant une chambre (7) pour la circulation d'un fluide et un conduit (31) de sortie du fluide contigu à la chambre, caractérisé en ce que le carter comporte en outre un déflecteur (42) apte à diriger le fluide en direction du conduit (31). 2. Alternateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déflecteur (42) est en contact avec une embouchure (40) du conduit (31). 3. Alternateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le déflecteur est en contact avec deux faces (22, 26) de la chambre (7) s'étendant en regard l'une de l'autre. 4. Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le déflecteur (42) a une forme plane. 5. Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le déflecteur (42) comporte au moins trois branches (46) non coplanaires entre elles. 6. Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le déflecteur (42) s'étend dans au moins un plan radial à un axe (44) du conduit (31). 7. Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, la chambre (7) présentant des bords, le déflecteur (42) est distant des bords. 8. Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le déflecteur (42) est contigu à un bord de la chambre. 9. Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il (7) présente un deuxième conduit (30) contigu à la chambre, le carter (2) comportant un deuxième déflecteur (42) apte à diriger le fluide en direction du deuxième conduit. 10. Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le carter présente deux faces cylindriques (22, 26) en regard formant la chambre (7) de circulation de fluide, et des reliefs (32) s'étendant en saillie de l'une (26) des faces vers l'autre face (22). 10 11. Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il est destiné à un véhicule, notamment routier. 12. Carter (4) pour alternateur (2), présentant une chambre (7) pour la circulation d'un fluide et un conduit (31) de sortie du fluide contigu à la chambre, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un déflecteur (42) apte à diriger le fluide en direction du conduit (31).