Brevet FR2841705A1 — publié le 20040102

L'invention concerne un système de ventilation interne d'une machine électrique tournante du type comprenant, à l'intérieur d'une carcasse, un stator monté fixe dans cette dernière et un rotor monté rotatif dans le stator, le système de ventilation comportant notamment au moins un ventilateur solidaire du rotor et susceptible de créer un écoulement d'air de refroidissement à l'intérieur de la carcasse, des ouvertures radiales d'admission d'air ménagées dans la carcasse et des oue̋s d'évacuation d'air de refroidissement, ménagés dans ladite carcasse dans une couronne en regard de la périphérie du ventilateur et séparées les unes des autres par des ailettes de rigidification de la carcasse dans la zone des oue̋s. L'invention concerne également une machine électrique tournante comprenant un tel système de ventilation. Il s'est avéré que pour minimiser les pertes de pression occasionnées par les ailettes et le bruit d aux décollements du fluide de refroidissement, ici de l'air, il est avantageux de les incliner selon la direction de l'écoulement de l'air devant être évacué. L'obligation de l'association ventilateur- carcasse constitue une contrainte fort gênante. La présente invention a pour but de proposer un système de ventilation du type indiqué plus haut, qui pallie cet inconvénient. Pour atteindre ce but, le système de ventilation selon l'invention est caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison des ailettes par rapport à la tangente est compris entre 380 et 520. Il s'est avéré, de façon surprenante, qu'une telle gamme d'angles convient à un grand nombre de combinaisons ventilateur-carcasse, tout en assurant des faibles pertes de pression et une réduction du bruit. Ainsi pour chaque combinaison ventilateur-carcasse on calcule l'angle d'inclinaison et on propose une plage. Selon une caractéristique de l'invention, il est avantageux de choisir l'angle à une valeur de 450. L'invention sera mieux comprise, et d'autre buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un alternateur selon l'état à la technique; - la figure 2 est une vue schématique simplifiée d'un système de ventilation selon l'invention, montrant un ventilateur et des oue̋s d'évacuation d'air de refroidissement. - la figure 3 est une vue en perspective d'un palier avant pourvu d'oue̋s de ventilation selon l'invention, et - la figure 4 illustre une autre caractéristique avantageuse du système de ventilation selon l'invention. En se référant à la figure 1 on décrira tout d'abord la structure générale d'un système de ventilation pour machine électrique tournante, dans le cas présent d'un alternateur pour véhicule automobile, pour placer l'invention dans son contexte. Ce type d'alternateur est décrit par exemple dans le document FR-A-2 602 925 auquel on se reportera pour plus de précisions. Sur cette figure, la référence 1 désigne une carcasse ajourée d'alternateur de forme générale de révolution qui entoure coaxialement un stator 4 pourvu d'enroulements 5 à l'intérieur duquel est monté rotatif un rotor 6 du type à griffes comprenant un arbre 7 supporté par la carcasse par l'intermédiaire de roulements avant 9 et arrière 10. Le rotor se compose de deux pièces polaires respectivement avant 12 et arrière 13 et d'un bobinage 14. Chaque pièce polaire 12, 13 porte sur sa partie formant plateau un ventilateur respectivement avant 15 et arrière 16. Les ventilateurs sont solidaires en rotation de leur pièce polaire porteuse respective. Le stator 4 est porté intérieurement par la carcasse 1. Comme cela est montré schématiquement sur la figure, chaque ventilateur porte sur sa face libre extérieure une pluralité de pales de ventilation 18. La carcasse 1 est formée de deux parties creuses appelées respectivement palier avant 19 et palier arrière 21. Ces paliers sont assemblés entre eux par exemple à l'aide de vis 26 et comportent chacun une partie globalement d'orientation transversale raccordée par l'intermédiaire d'une zone de raccordement à une couronne d'orientation axiale. Les paliers portent centralement à la faveur de leur partie transversale les roulements 9, , sachant que le palier avant est adjacent à la poulie d'entraînement de l'alternateur et le palier arrière au pont redresseur (non référencé) que comporte l'alternateur. Les parties transversales des paliers sont dotées d'orifices radiaux d'admission d'air 20. La couronne des paliers s'étend à la périphérie externe de ceux-ci et porte intérieurement le stator 4, plus précisément le corps que présente celui-ci pour porter les enroulements 5. Cette couronne est dotée d'ouvertures 22 appelées oue̋s. Les oue̋s 22 sont de forme oblongues axialement et affectent également la périphérie externe de la partie transversale du palier concerné. Les oue̋s 22 s'étendent de part et d'autre du corps du stator 4 et sont implantés à l'extérieur des parties saillantes, appelées chignons, des enroulements 5 et des ventilateurs. Les oue̋s 22 comportent donc une partie d'orientation axiale, appelée ouverture axiale, affectant uniquement la couronne du palier. Les ouvertures axiales ont une longueur axiale égale à la hauteur d'une portion cylindrique de la couronne délimitée par un premier cercle correspondant au fond des oue̋s adjacent au corps du stator et par un autre cercle correspondant au bord des ouvertures axiales des oue̋s. La figure 3 montre en perspective les oue̋s 22 délimitées par des ailettes 24. Les ventilateurs sont configurés pour créer un écoulement d'air de refroidissement dont les composants sont indiqués par des lignes fléchées, en aspirant de l'air ambiant à travers des orifices radiaux d'admission 20. Une partie de l'air de refroidissement indiqué par la flèche F est évacuée à travers des oue̋s 22. L'invention concerne le système de ventilation interne comportant essentiellement un ventilateur 15 ou 16 et les oue̋s 22 d'évacuation de l'écoulement d'air créé par le ventilateur et illustré par la flèche F. On décrira ci-après l'invention en se reportant aux figures 2 et 3. Sur ces figures, on désigne comme sur la figure 1 le ventilateur par la référence 16, les pales de ventilateur par la référence 18 et les oue̋s de ventilation portent la référence 22. Comme on le voit sur la figure 3, sur laquelle la partie de la carcasse qui est pourvue des oue̋s 22 est un palier avant, les oue̋s 22 sont obtenues en prévoyant dans les ouvertures appropriées pratiquées dans la face périphérique du palier des ailettes 24 qui s'étendent parallèlement à l'axe de l'alternateur et sont inclinées d'un angle prédéterminé par rapport à la direction radiale R. Les ailettes 24 ont pour fonction de rigidifier mécaniquement le palier. Conformément à l'invention, les ailettes 24 présentent un angle d'inclinaison par rapport à la tangente perpendiculaire à la direction radiale, compris entre 380 et 520, de préférence de 450. Autrement dit l'angle d'inclinaison par rapport à la direction radiale R est compris entre (900-380) et (900-520) En dépit de l'opinion générale selon laquelle les ailettes doivent présenter une inclinaison sensiblement parallèle à la direction de l'écoulement de l'air de refroidissement devant être évacué à travers les oue̋s, pour chaque combinaison ventilateur/carcasse ou palier, pour éviter des pertes de pression importantes, il s'est avéré que lorsque l'on choisit des inclinaisons dans la gamme de valeur susmentionnées de 380 à 520, on conserve une bonne compatibilité ventilateur/palier dans un grand nombre de telles combinaisons ventilateur/palier, avec des pertes de pression relativement faibles et de décollements d'air réduits. Le système de ventilation est donc moins bruyant. Concernant la réalisation des oue̋s 22 et des ailettes les séparant, il est à noter que le facteur d'ouverture radiale des oue̋s doit avantageusement être au moins de 40% dans la mesure o une augmentation de la surface d'ouverture radiale augmente, de façon significative, l'efficacité de refroidissement des ventilateurs, à savoir notamment des composants électroniques au niveau du palier arrière de l'alternateur et les bobinages. La figure 4 illustre une autre mesure permettant d'optimiser le refroidissement de l'alternateur. En effet, cette figure illustre que les pales de ventilateur ne devraient pas chevaucher par plus d'un tiers, à savoir la distance 1 de leur longueur de corde L les ouvertures radiales telles qu'indiquées en 20 sur la figure 1 de la carcasse ou des paliers avant et arrière. En d'autres termes, le diamètre extérieur des ouvertures axiales doit être choisi en fonction des diamètres intérieur et extérieur du ventilateur. Pour augmenter les performances du système de ventilation on augmente la taille circonférentielle des ouvertures axiales des oue̋s 22 de telle manière que la surface des ouvertures axiales représente au moins 40% de la surface de la portion cylindrique précitée de la couronne. REVENDICATIONS 1. Système de ventilation interne d'une machine électrique tournante telle qu'un alternateur notamment de véhicule automobile, du type comprenant, à l'intérieur d'une carcasse, un stator monté fixe dans cette dernière et un rotor monté rotatif dans le stator, le système de ventilation comportant notamment au moins un ventilateur solidaire du rotor et susceptible de créer un écoulement d'air de refroidissement à l'intérieur de la carcasse, des ouvertures radiales d'admission d'air ménagées dans la carcasse, et des oue̋s d'évacuation d'air de refroidissement, ménagées dans ladite carcasse dans une couronne en regard de la périphérie du ventilateur et séparées les unes des autres par des ailettes de rigidification de la carcasse dans la zone des oue̋s, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison des ailettes (24) par rapport à la tangente perpendiculaire à la direction radiale (R) est compris entre 380 et 520. 2. Système de ventilation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison des ailettes est de l'ordre de 450. 3. Système de ventilation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les oue̋s (22) présentent une partie d'orientation axiale, appelée ouverture axiale, affectant axialement uniquement la couronne d'orientation axiale et appartenant à une portion cylindrique et en ce que la surface des ouvertures axiales représente au moins 40% de la surface de la partie cylindrique.. 4. Système de ventilation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie de la longueur de corde (L) des pales (18) d'un ventilateur (16), chevauchant les ouvertures radiales (20) de la carcasse doit être égale ou inférieure à un tiers. 5. Machine électrique tournante, alternateur, notamment de véhicule caractérisé en ce qu'il comprend un ventilation selon l'une des revendications 1 tel qu'un automobile, système de à 4.