Brevet FR2797534A1 — publié le 20010216

La présente invention concerne d'une manière générale un alternateur équipé d'un ensemble redresseur, notamment pour véhicule automobile, ainsi qu'un ensemble redresseur destiné à un tel alternateur. Un alternateur de ce type est constitué notamment d'un arbre tournant, d'un ensemble rotorique solidaire de l'arbre tournant et d'un ensemble statorique, ces différents éléments étant incorporés dans un carter présentant des flasques métalliques avant et arrière de manière à constituer une structure extérieure rigide. Un tel agencement est décrit et représenté par exemple dans le document FR-A-2 602 924. De manière connue en soi, un tel alternateur comprend également au moins un ventilateur solidaire de l'arbre tournant et des ouvertures ménagées au moins sur le flasque arrière, de manière telle, qu'un flux d'air puisse être introduit à l'intérieur du carter et assurer un refroidissement correct des différents éléments constituants de l'alternateur. A l'ensemble statorique, sont couplés un ensemble redresseur, dont le rôle est de transformer le courant alternatif en courant continu et permettre ainsi l'alimentation des différents organes du véhicule. Cet ensemble redresseur comporte un premier élément redresseur dit positif et un second élément redresseur dit négatif, chacun de ces éléments redresseurs étant réalisé sous forme d'un dissipateur ou radiateur sur lesquels sont implantées les diodes de redressement. Ces éléments redresseurs sont la source d'un dégagement de chaleur important et doivent être refroidis le plus efficacement possible, de manière à obtenir un rendement optimum du système de redressement. Habituellement les éléments redresseurs positif et négatif sont disposés sur le flasque arrière de l'alternateur et en regard des ouvertures dudit flasque de manière à être refroidis par convection, c'est-à-dire par le flux d'air pénétrant dans le carter de l'alternateur. Cette disposition présente plusieurs inconvénients. En effet pour assurer un refroidissement correct par convection, chacun des ponts doit être constitué d'un radiateur muni d'ailettes de refroidissement pour augmenter la surface d'échange, ce qui complique non seulement leur fabrication et donc leur coût, mais également rend leur assemblage et leur fixation plus délicats à réaliser. La présence d'ailettes de refroidissement augmente leur encombrement et il est souvent difficile de placer les deux ponts en vis-à-vis des ouvertures de manière à assurer, à l'un et à l'autre, un refroidissement correct. Le problème s'accentue avec les alternateurs les plus récents qui doivent délivrer une puissance de plus en plus grande dans un encombrement global de plus en plus réduit. Des essais ont par ailleurs montré, que le refroidissement par convection n'était pas homogène et provoquait des distorsions de températures, ce qui entraînait une baisse de rendement du système de redressement. On peut remédier partiellement à cet inconvénient en modifiant la forme des ailettes de refroidissement et des ouvertures du flasque arrière mais les problèmes d'encombrement et de coût demeurent entiers pour les raisons explicitées plus avant. La présente invention résoud ces problèmes et propose à cet effet un alternateur équipé d'au moins un ensemble redresseur, notamment pour véhicule automobile, comportant en particulier un flasque arrière, dans lequel sont ménagées des ouvertures destinées à laisser passer, en fonctionnement, un flux d'air de refroidissement, ledit ensemble redresseur, solidaire du flasque arrière, étant constitué d'un premier élément redresseur recevant un premier jeu de diodes de redressement, d'un second élément redresseur recevant un deuxième jeu de diodes de redressement et d'un connecteur, caractérisé en ce que - le premier élément redresseur est constitué d'une plaque présentant globalement une forme de secteur circulaire à pans coupés, dont la périphérie interne est en retrait de la périphérie extérieure des ouvertures, ladite plaque étant en contact mécanique et électrique substantiellement sur la totalité de sa superficie avec le flasque arrière, de manière à ce que son refroidissement s'effectue uniquement par conduction - le second élément redresseur est constitué d'un profilé superposé au premier élément redresseur et décalé par rapport à celui-ci selon une direction perpendiculaire à l'axe d'un arbre de l'alternateur, ledit second élément étant disposé globalement en vis-à- vis des ouvertures de manière à ce que son refroidissement s'effectue uniquement par convection - le connecteur est interposé entre le premier élément redresseur et le second élément redresseur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le second élément redresseur présente une paroi plane sur laquelle est monté le deuxième jeu de diodes de redressement, ladite paroi étant perpendiculaire au premier élément redresseur et globalement décalée par rapport à sa périphérie interne de façon à ce que le jeu de diodes soit sensiblement en vis-à-vis des ouvertures - la face opposée à la paroi plane du second élément redresseur est munie d'ailettes de refroidissement perpendiculaires à ladite face et de grandeur croissante à partie de chacune des extrémités du profilé constituant l'élément redresseur. L'invention concerne également un ensemble redresseur destiné à un alternateur, notamment pour véhicule automobile, et comportant un premier élément redresseur recevant un premier jeu de diodes de redressement, un second élément redresseur recevant un deuxième jeu de diodes de redressement et d'un connecteur, caractérisé en ce que - le premier élément redresseur est constitué d'une plaque, présentant globalement une forme de secteur circulaire à pans coupés, adaptée à être en contact mécanique et électrique, substantiellement sur la totalité de sa superficie, avec un flasque arrière d'un alternateur, dans lequel sont ménagées des ouvertures destinées à laisser passer, en fonctionnement, un flux d'air de refroidissement, de manière à ce que le refroidissement dudit premier élément redresseur s'effectue uniquement par conduction - le second élément redresseur est constitué d'un profilé superposé au premier élément et décalé par rapport à celui-ci, de manière à ce que ledit second élément redresseur soit disposé globalement en vis-à-vis des ouvertures, son refroidissement s'effectuant uniquement par convection - un connecteur est interposé entre le premier élément redresseur et le second élément redresseur. La présente invention sera mieux comprise avec la description qui va suivre en regard des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue de face d'un flasque arrière d'alternateur équipé d'ensembles redresseurs agencés suivant l'invention ; - la figure 2 représente un ensemble redresseur suivant l'invention dont le connecteur n'a pas été représenté pour une meilleure compréhension. On se réfère tout d'abord à la figure 1 sur laquelle on a représenté un'flasque ou palier arrière 10 d'un alternateur pour véhicule automobile. Par alternateur pour véhicule automobile, on entend en fait un type d'alternateur auquel sont associés un ou plusieurs ensembles redresseurs permettant, à partir de la tension alternative délivrée par l'alternateur lui-même, d'engendrer une tension continue susceptible d'alimenter les circuits électriques d'une automobile. Dans l'exemple représenté à la figure 1, l'alternateur considéré est équipé de deux ensembles redresseurs globalement identiques 12,12' et les éléments identiques pour chacun d'eux porteront les mêmes références. Le palier arrière 10 comporte en particulier une série d'ouvertures 14 réparties angulairement. Ces ouvertures 14 sont destinées à permettre le passage d'un flux d'air engendré par un ventilateur (non représenté) et destiné au refroidissement des différents constituants de l'alternateur. On se réfère maintenant en particulier à la figure 2, dans laquelle on a représenté, de manière simplifiée, l'un des ensembles redresseurs 12,12' pour mieux en comprendre la constitution. Chaque ensemble redresseur 12,12' est constitué d'un premier élément redresseur 16 et d'un deuxième élément redresseur 18. Le premier élément redresseur 16 consiste en une plaque métallique, réalisée par exemple en aluminium, présentant deux faces planes parallèles et montées directement en contact électrique et mécanique avec le flasque arrière 10. Cette plaque présente globalement la forme d'un secteur circulaire à pans coupés dont la périphérie interne 20, de plus petit diamètre est au voisinage immédiat de la périphérie extérieure des ouvertures 14 (voir figure 1). Ainsi qu'on peut le remarquer, et suivant un premier aspect de l'invention, ce premier élément redresseur 16 n'est pas refroidi par le flux d'air traversant les ouvertures 14, mais uniquement par conduction avec le palier arrière sur lequel il est en quelque sorte plaqué. Le fait que sa face en contact avec le palier arrière est plane permet une évacuation calorifique maximum et homogène sur toute sa superficie. On améliore cette évacuation calorifique en interposant, entre l'élément redresseur 16 et le flasque arrière 10, un film de graisse silicone. Ce premier élément redresseur 16 comporte un premier jeu de diodes de redressement référencées 22 montées directement sur la paroi supérieure. Ce premier élément redresseur 16 constitue l'élément redresseur dit négatif, l'anode des diodes 22 étant montée directement en contact mécanique et électrique avec ladite paroi supérieure. Le premier élément redresseur 16 comporte également, à chacune de ses extrémités, un trou 24,25 destiné au passage de boulons ou vis pour sa fixation sur la palier arrière 10. Le second élément redresseur 18 est, d'une part, superposé au premier élément redresseur 16 et, d'autre part, décalé par rapport audit premier élément redresseur 16 suivant une direction perpendiculaire à l'axe X de l'arbre de l'alternateur. Le second élément redresseur 18 est isolé électriquement du premier élément redresseur 16 par un connecteur 30 (voir figure 1), qui n'a pas été représenté sur la figure 2 pour une simplification des dessins. Ce second élément redresseur 18 est formé par un profilé extrudé en aluminium et est globalement situé en face des ouvertures 14 (voir figure 1). N'ayant aucun contact mécanique ou électrique avec le flasque arrière 10, et suivant un autre aspect de l'invention, son refroidissement est assuré uniquement par convection c'est-à-dire par le flux d'air traversant les ouvertures 14. Le second élément redresseur 18 présente une paroi plane 32, perpendiculaire au premier élément redresseur 16, située à la périphérie extérieure des ouvertures 14 et globalement décalée par rapport à la périphérie interne 20 du premier élément redresseur 16. Sur cette paroi plane 32 est monté un deuxième jeu de diodes de redressement référencées 34, dont la cathode est en contact direct mécanique et électrique avec ladite paroi 32 de manière à ce que le second élément redresseur 18 constitue l'élément redresseur dit positif. On appréciera que lesdites diodes 34 sont au moins partiellement en regard des ouvertures 14 de manière à leur assurer un refroidissement direct par convection. Ce second élément redresseur 18 présente à chacune de ses extrémités des moyens de fixation avec le premier élément redresseur 16. Ces moyens sont constitués de proéminences 36,37, en forme d'oreilles ouvertes, et dont les positions coïncident avec celles des trous 24,25 du premier élément redresseur 16. Les éléments redresseurs 16 et 18 et le connecteur 30 sont reliés entre eux et au flasque arrière 10 par des boulons ou vis 38,39, qui traversent les oreilles ouvertes 36,37 et les trous 24,25. Afin d'améliorer le refroidissement du second élément redresseur 18, la face opposée à la paroi plane 32 supportant les diodes 34 est munie d'ailettes de refroidissement 40 globalement perpendiculaires par rapport à la paroi plane 32 de manière à ce qu'elles soient en vis-à-vis des ouvertures 14 et soient ainsi soumises au maximum au flux d'air rentrant dans l'alternateur c'est-à-dire plus précisément qu'elles soient soumises à un refroidissement par convection. Pour des raisons qui seront explicitées plus loin, on remarquera que les ailettes de refroidissement 40 sont de grandeur croissante à partir de chacune des extrémités du profilé. L'élément redresseur 18 présente à l'une de ses extrémités un organe de réception de la borne B+ de sortie de l'ensemble de redressement constitué d'un appendice 42 en forme d'oreille ouverte. On remarquera que les ouvertures des oreilles 36,37 et 42 sont orientées suivant une même direction. Cette disposition permet en particulier de faciliter le traitement de surface dont est l'objet l'ensemble du profilé 18. De manière connue en soi, le connecteur 30 assure non seulement l'isolation entre les éléments redresseurs 16 et 18 mais réalise également toutes les connexions électriques nécessaires pour le redressement et les liaisons extérieures. On réalise ainsi un ensemble redresseur compact et parfaitement fiable tant sur la tenue mécanique que sur la tenue électrique. Dans l'exemple de la figure 1, l'alternateur considéré est équipé de deux ensembles redresseurs 12,12'. L'ensemble redresseur 12 est équipé de deux jeux de quatre diodes redresseuses 22,34 correspondant à un redressement triphasé avec sortie du point neutre, tandis que l'ensemble redresseur 12' comporte deux jeux de trois diodes redresseuses également référencées 22,34 pour un redressement triphasé classique. Un alternateur équipé de cette manière permet d'élaborer soit un réseau bitension soit de fournir une puissance double pour un réseau mono-tension. La conception des ensembles 12,12' permet de les positionner côte à côte et symétriquement sur le flasque arrière 10 tout en assurant pour chacun d'eux un refroidissement particulièrement efficace. On appréciera, en particulier, que les éléments redresseurs positif 18 sont réalisés à partir d'un même profilé. Ainsi, dans le cas d'un réseau mono-tension, la borne B+ logée dans les proéminences 42 peut se situer indifféremment à gauche ou à droite suivant le type de véhicule auquel est destiné l'alternateur et ce, sans changer l'agencement général du flasque arrière 10. La grandeur croissante des ailettes 40 permet de réduire l'encombrement global des ensembles redresseurs 12,12' sur le flasque arrière 10. En effet, du côté des moyens de fixation 38, la réduction des ailettes 40 permet une inclinaison réciproque plus importante des ensembles redresseurs 12,12' sans pour cela nuire à l'efficacité de leur refroidissement. Bien entendu la présente invention englobe toute variante que l'homme de métier pourrait y apporter. En particulier, un alternateur pourrait être équipé d'un seul ensemble redresseur avec ou sans sortie du point neutre sans pour cela sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1) Alternateur équipé d'au moins un ensemble redresseur (12,12'), notamment pour véhicule automobile, comportant en particulier un ensemble statorique et un flasque arrière (10), dans lequel sont ménagées des ouvertures (14) destinées à laisser passer, en fonctionnement, un flux d'air de refroidissement, ledit ensemble redresseur (12, 12'), solidaire du flasque arrière (10) et couplé à l'ensemble statorique, étant, d'une part, adapté à transformer un courant alternatif en un courant continu, et d'autre part, constitué d'un premier élément redresseur (16), d'un second élément redresseur (18) isolé électriquement du premier élément de redresseur (16) et d'un connecteur (30) assurant les liaisons nécessaires pour le redressement et les liaisons extérieures, dans lequel le second élément redresseur (18) est, d'une part, décalé par rapport au premier élément redresseur (16) selon une direction perpendiculaire à l'axe (x) d'un arbre de l'alternateur, et d'autre part, disposé globalement en vis à vis des ouvertures (14) du flasque arrière (10) de manière à ce que son refroidissement s'effectue uniquement par convection et dans lequel le premier élément redresseur (16) et le deuxième élément redresseur (18) sont reliés entre eux et au flasque arrière (10), caractérisé en ce que le premier élément redresseur (16) est constitué d'une plaque métallique, dépourvue d'ailettes, en contact électrique et mécanique substantiellement sur la totalité de sa superficie avec le flasque arrière (10), de manière à ce que son refroidissement s'effectue uniquement par conduction. 2) Alternateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément redresseur (16) présente à chacune de ses extrémités un trou (24,25). 3) Alternateur selon la revendication1 ou 2, caractérisé en ce que le second élément redresseur (18) présente à chacune de ses extrémités des moyens de fixation avec le premier élément redresseur (16) constitués de proéminences (36,37), dotées chacune d'une ouverture. 4) Alternateur selon la revendication 2 et 3, caractérisé en ce que les positions des proéminences coïncident avec celles des trous (24,25) du premier élément redresseur (16). . 5) Alternateur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les proéminences (36,37) sont en forme d'oreilles. 6) Alternateur selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les éléments redresseurs (16,18) sont reliés entre eux et au flasque arrière (10) par des organes de fixation, tels que des boulons ou vis (38,39), qui traversent les ouvertures des oreilles (36,37) et des trous (24,25). 7) Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le deuxième élément redresseur (18) présente une paroi plane (32). 8) Alternateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite paroi plane (32) est décalée par rapport à la périphérie interne (20) du premier élément redresseur (16). 9) Alternateur selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la face opposée à ladite paroi plane (32) est munie d'ailettes de refroidissement (40) globalement perpendiculaires par rapport à la paroi plane (32) de manière qu'elles soient en vis à vis des ouvertures (14) du flasque arrière (10). 10) Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le connecteur est interposé entre le premier élément redresseur (16) et le second élément redresseur (18). 11) Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le deuxième élément redresseur (18) est constitué d'un profilé. 12) Alternateur selon la revendication 11, caractérisé en ce que le second élément redresseur (18) est superposé au premier élément redresseur (16). 13) Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le premier élément redresseur (16) a une forme de secteur circulaire. 14) Alternateur selon la revendication 13, caractérisé en ce que le premier élément redresseur (16) a une forme de secteur circulaire à pans coupés. 15) Alternateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le premier élément redresseur (16) reçoit un premier jeu de diodes de redressement (22), tandis que le second élément de redressement (18) reçoit un deuxième jeu de diodes de redressement (34). 16) Alternateur selon la revendication 15, caractérisé en ce que le premier élément redresseur (16) et le second élément redresseur (18) reçoivent chacun quatre diodes.