Brevet FR2926687A1 — publié le 20090724

Machine électrique tournante, notamment alternateur de véhicule automobile 5 L'invention concerne notamment une machine électrique tournante, notamment un alternateur de véhicule automobile. On connaît par les demandes de brevet EP 1 211 781 et WO 2004/004096 10 des alternateurs pour véhicule automobile, comportant un stator et un rotor logés dans un espace défini par des paliers avant et arrière. Le palier avant, du côté duquel est disposée une poulie d'entraînement, comporte des ouvertures de passage d'air pour le refroidissement du stator. Le rotor porte un ventilateur à pales, du côté des ouvertures de passage d'air. 15 Pour des alternateurs de diamètre relativement faible, par exemple de diamètre d'environ 100 mm, la poulie d'entraînement dont les dimensions sont notamment imposées par l'environnement dans le véhicule, peut présenter un diamètre tel que cette poulie vient à obstruer au moins en partie les ouvertures de passage d'air sur le palier avant. L'entrée de l'air dans les ouvertures est alors 20 restreinte et entravée, avec une augmentation des pertes de charge. Ceci entraîne une diminution du débit d'air, et donc dégrade le refroidissement du stator. Une solution pour préserver un débit d'air satisfaisant pourrait être d'augmenter la section des ouvertures de passage d'air. Cependant les entrées 25 d'air seraient alors incorrectement positionnées par rapport aux pales du ventilateur, pour obtenir une ventilation efficace. L'invention vise notamment à proposer une machine électrique tournante avec une ventilation satisfaisante du stator. L'invention concerne notamment une machine électrique tournante équipée 30 d'une poulie d'entraînement de diamètre relativement important par rapport au diamètre de la machine. L'invention a ainsi pour objet une machine électrique tournante, notamment un alternateur de véhicule automobile, comportant : - un palier avant comportant au moins une ouverture définissant un conduit de passage d'air, lequel présente une entrée débouchant à l'extérieur de la machine et une sortie débouchant à l'intérieur de la machine, - un rotor apte à tourner autour d'un axe de rotation et portant un ventilateur avant, lequel comprend une pluralité de pales disposées de manière à générer, lorsque le ventilateur tourne, un flux d'air provenant de l'ouverture du palier avant et dirigé dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation, les pales étant au moins partiellement en retrait de la sortie du conduit de passage d'air lorsque ces pales sont observées parallèlement à l'axe de rotation du rotor, - un organe d'entraînement, notamment une poulie d'entraînement, apte à être entraîné en rotation par le rotor, cet organe comprenant une face, de préférence de contour circulaire, en regard du palier avant, i/ le rayon de cette face de l'organe d'entraînement étant supérieur à la distance entre l'axe de rotation du rotor et un point radialement intérieur de la sortie du conduit de passage d'air, et ii/ ce rayon de la face de l'organe d'entraînement en regard du palier avant étant inférieur à la distance entre l'axe de rotation du rotor et un point radialement extérieur de l'entrée du conduit de passage d'air. Grâce à l'invention, même lorsque l'organe d'entraînement, par exemple une poulie, présente des dimensions relativement importantes par rapport à celles du palier avant, l'entrée du conduit de passage d'air peut demeurer suffisamment dégagée pour permettre un débit d'air suffisant à travers l'ouverture pour assurer un refroidissement satisfaisant du stator de la machine. La distance entre l'axe de rotation et un point radialement extérieur de la sortie du conduit de passage d'air est inférieure ou sensiblement égale au rayon de la face de l'organe d'entraînement en regard du palier avant. Ceci peut permettre d'amener le flux d'air plus près du centre du ventilateur pour assurer une ventilation centrifuge efficace. De préférence, dans un plan contenant l'axe de rotation du rotor, la distance entre un bord extérieur de la face de l'organe d'entraînement en regard du palier avant, et un point radialement extérieur de l'entrée du conduit de passage d'air est supérieure à la moitié, notamment à la totalité, de la largeur de la sortie du conduit de passage d'air. L'espace relativement large entre la poulie et le point extérieur de l'entrée du conduit de passage d'air assure que le débit d'air entrant soit suffisant. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, lorsque chaque pale est observée parallèlement à l'axe de rotation du rotor, elle est au moins recouverte à moitié, notamment au moins au deux tiers, par le palier avant. Ainsi une ventilation centrifuge efficace peut être assurée. Avantageusement le conduit de passage d'air comporte une forme évasée de manière à ce que le flux d'air à travers ce conduit présente un angle non nul avec l'axe de rotation du rotor, notamment un angle compris entre 10° et 70°, encore notamment un angle compris entre 15° et 55°, par exemple un angle d'environ 45°. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le conduit de passage d'air comprend un chanfrein, notamment choisi parmi : un chanfrein droit, un chanfrein convexe, un chanfrein concave. Si on le souhaite, le conduit de passage d'air peut comporter, sur son côté radialement intérieur, une paroi sensiblement cylindrique et sensiblement parallèle à l'axe de rotation du rotor. Le cas échéant, l'entrée du conduit de passage d'air débouche sur un renfoncement du palier avant. De préférence, le palier avant comporte une pluralité d'ouvertures de passage d'air, notamment séparées deux à deux par un barreau radial. Ces ouvertures sont avantageusement réparties autour de l'axe du rotor. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'organe d'entraînement est une poulie présentant un diamètre maximal compris entre 50 mm et 80 mm. Le ventilateur peut être réalisé d'un seul tenant, notamment par pliage d'une tôle. Si on le souhaite, le ventilateur peut être dépourvu de couronne fixée au sommet des pales. La machine électrique peut être un alternateur ou un alterno-démarreur pour véhicule automobile, par exemple. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de l'invention, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 représente, schématiquement et partiellement, en coupe longitudinale, un alternateur conforme à un exemple de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 2 illustre, schématiquement et partiellement, un détail du palier avant de la machine de la figure 1, - la figure 3 représente, schématiquement et partiellement, en coupe longitudinale, un conduit de passage d'air conforme à un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, et - les figures 4 et 5 représentent, schématiquement et partiellement, en coupe longitudinale, respectivement deux alternateurs conformes à deux autres exemples de mise en oeuvre de l'invention. Dans la suite de la description, les flèches "Ax" et "R" de la figure 1 indiquent respectivement des directions axiale suivant l'axe X et radiale. On a représenté sur la figure 1 une machine électrique tournante polyphasée 1 formant, dans le présent exemple de mise en oeuvre de l'invention, un alternateur pour véhicule automobile. Bien entendu, la machine électrique 1 peut, si on le souhaite, être réversible et former un alterno-démarreur pouvant fonctionner en mode moteur électrique pour démarrer le moteur à combustion du véhicule et en mode alternateur pour produire de l'énergie électrique. Cette machine 1 comporte un carter 10 et, à l'intérieur de celui-ci, un rotor 12 solidaire en rotation d'un arbre rotatif 14 d'axe X, appelé arbre de rotor, et un stator 16 qui entoure le rotor 12. Le stator 16 comporte un corps 17 formé d'un paquet de tôles doté d'encoches pour le montage d'un bobinage de stator 18 formant des chignons 19 de part et d'autre du corps de stator 17. Le rotor 12 comprend deux roues polaires 20 et 22, pourvues chacune d'un flasque transversal 24 sur la périphérie duquel se raccordent une pluralité de griffes 26 s'étendant sensiblement suivant la direction axiale Ax. Un bobinage d'excitation est mis en place entre les flasques 24 des roues polaires 20 et 22. Chaque roue polaire 20 ; 22 comporte un alésage formant un passage intérieur 38 pour recevoir l'arbre 14. Les roues polaires 20 et 22 sont réalisées par exemple en acier. L'arbre 14 porte à l'arrière des bagues collectrices (non représentées) reliées au bobinage d'excitation du rotor 12. Le carter 10, par exemple de diamètre DO d'environ 100 mm dans l'exemple considéré, comporte un palier avant 46 et un palier arrière (non visible sur les figures). Le palier avant 46 porte un roulement à billes 50 pour le montage à rotation de l'arbre 14. Cet arbre 14 porte à son extrémité avant une poulie d'entraînement 40 appartenant à un dispositif de transmission de mouvement par l'intermédiaire d'au moins une courroie (non représentée) entre l'alternateur 1 et le moteur à combustion du véhicule automobile. La poulie 40 comporte une face plane 50 de contour circulaire, en regard du palier avant 46. Cette face 50 présente un diamètre Dl d'environ 61 mm dans l'exemple décrit. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, le palier avant 46 comporte une pluralité d'ouvertures 51 définissant chacune un conduit de passage d'air 52, lequel présente une entrée 53 débouchant à l'extérieur de la machine et une sortie 54 débouchant à l'intérieur de la machine 1. Les ouvertures 51 sont séparées deux à deux par un barreau radial 56. Le rotor 12 porte un ventilateur avant 60, lequel comprend une pluralité de pales 61 disposées de manière à générer, lorsque le ventilateur 60 tourne, un flux d'air F provenant de chaque ouverture 51 du palier avant 46 et dirigé dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation X, vers le stator 16. Ces pales 61 sont au moins partiellement en retrait de la sortie 54 du conduit de passage d'air 52 lorsque ces pales 61 sont observées parallèlement à l'axe X de rotation du rotor. Dans l'exemple décrit, lorsque chaque pale 61 est observée parallèlement à l'axe X de rotation du rotor, elle est recouverte au deux tiers de sa longueur, mesurée dans la direction radiale R, par le palier avant 46. Autrement dit, la pale 61 n'est pas visible complètement à travers les ouvertures 51. Dans l'exemple décrit, le rayon (D1)/2 de la face 50 de la poulie 40 est supérieur à la distance L1 entre l'axe de rotation X du rotor 12 et un point radialement intérieur de la sortie 54 du conduit de passage d'air 52. De plus, le rayon (D1 )/2 de la face 50 est inférieur à la distance L2 entre l'axe de rotation X du rotor et un point radialement extérieur de l'entrée 53 du conduit de passage d'air 52. Ceci permet d'assurer un flux d'air entrant F suffisant dans le conduit de passage d'air 52. La distance L3 entre l'axe de rotation X et un point radialement extérieur de la sortie 54 du conduit de passage d'air 52 est sensiblement égale au rayon (D1)/2 de la face 50 de l'organe d'entraînement 40. Dans un plan contenant l'axe de rotation X du rotor 12, la distance A entre un bord extérieur de la face 50 de l'organe d'entraînement 40 et un point radialement extérieur de l'entrée 53 du conduit de passage d'air 52 est supérieure à la moitié de la largeur B de la sortie 54 du conduit de passage d'air 52. La distance A étant relativement large, le débit d'air dans le conduit 52 est suffisant pour permettre une ventilation efficace du stator 16. Dans un exemple non illustré, la distance A peut être supérieure à la largeur B. Le conduit de passage d'air 52 comporte une forme évasée de manière à ce que le flux d'air F à travers ce conduit 52 présente un angle non nul avec l'axe de rotation X du rotor, notamment un angle proche de 45°. A cet effet, dans l'exemple de la figure 1, le conduit de passage d'air 52 comprend, sur son côté radialement extérieur, un chanfrein droit 65, et sur son côté radialement intérieur, une paroi 66 sensiblement cylindrique et sensiblement parallèle à l'axe de rotation X du rotor 12. En variante, comme illustré sur la figure 3, le conduit de passage d'air 52 peut, si on le souhaite, présenter une paroi interne évasée 67. Dans l'exemple illustré à la figure 1, l'entrée 53 du conduit de passage d'air 15 52 débouche sur un renfoncement 69 du palier avant 46. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de mise en oeuvre qui viennent d'être décrits. Par exemple, comme illustré sur la figure 4, le chanfrein 65 peut être de forme concave de concavité dirigée vers le conduit de 20 passage d'air 52. En variante encore, comme illustré sur la figure 5, le chanfrein 65 peut présenter une forme convexe. 25 Revendications 1. Machine électrique tournante (1), notamment un alternateur de véhicule automobile, comportant : - un palier avant (46) comportant au moins une ouverture (51) définissant un conduit de passage d'air (52), lequel présente une entrée (53) débouchant à l'extérieur de la machine et une sortie (54) débouchant à l'intérieur de la machine, - un rotor (12) apte à tourner autour d'un axe de rotation (X) et portant un ventilateur avant (60), lequel comprend une pluralité de pales (61) disposées de manière à générer, lorsque le ventilateur tourne, un flux d'air (F) provenant de l'ouverture du palier avant et dirigé dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation (X), les pales (61) étant au moins partiellement en retrait de la sortie (54) du conduit de passage d'air lorsque ces pales sont observées parallèlement à l'axe de rotation du rotor, - un organe d'entraînement, notamment une poulie d'entraînement (40), apte à être entraîné en rotation par le rotor, cet organe comprenant une face (50), de préférence de contour circulaire, en regard du palier avant, i/ le rayon (Dl )/2 de cette face (50) de l'organe d'entraînement étant supérieur à la distance (L1) entre l'axe de rotation du rotor et un point radialement intérieur de la sortie du conduit de passage d'air, et ii/ ce rayon (D1)/2 de la face (50) de l'organe d'entraînement étant inférieur à la distance (L2) entre l'axe de rotation du rotor et un point radialement extérieur de l'entrée du conduit de passage d'air. 2. Machine selon la revendication précédente, caractérisée par le fait que la distance (L3) entre l'axe de rotation et un point radialement extérieur de la sortiedu conduit de passage d'air (52) est inférieure ou sensiblement égale au rayon (Dl )/2 de la face de l'organe d'entraînement en regard du palier avant. 3. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que, dans un plan contenant l'axe de rotation du rotor, la distance (A) entre un bord extérieur de la face (50) de l'organe d'entraînement en regard du palier avant et un point radialement extérieur de l'entrée (53) du conduit de passage d'air est supérieure à la moitié, notamment à la totalité, de la largeur (B) de la sortie (54) du conduit de passage d'air. 4. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que, lorsque chaque pale (61) est observée parallèlement à l'axe de rotation du rotor, elle est au moins recouverte à moitié, notamment au moins au deux tiers, par le palier avant. 5. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le conduit de passage d'air (52) comporte une forme évasée de manière à ce que le flux d'air à travers ce conduit présente un angle non nul avec l'axe de rotation du rotor, notamment un angle compris entre 10° et 70°, par exemple un angle d'environ 45°. 6. Machine selon la revendication précédente, caractérisée par le fait que le conduit de passage d'air (52) comprend un chanfrein (65). 7. Machine selon la revendication précédente, caractérisée par le fait que chanfrein (65) est choisi parmi : un chanfrein droit, un chanfrein convexe, un chanfrein concave. 8. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le conduit de passage d'air (52) comporte, sur soncôté radialement intérieur, une paroi (66) sensiblement cylindrique et sensiblement parallèle à l'axe de rotation du rotor. 9. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 caractérisée par le fait que l'entrée (53) du conduit de passage d'air débouche sur un renfoncement (69) du palier avant. 10. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le palier avant (46) comporte une pluralité 10 d'ouvertures (51) de passage d'air, notamment séparées deux à deux par un barreau radial (56). 11. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que l'organe d'entraînement est une poulie (40) 15 présentant un diamètre maximal compris entre 50 mm et 80 mm. 12. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le ventilateur (60) est réalisé d'un seul tenant, notamment par pliage d'une tôle. 20