Brevet FR3101116A1 — publié le 20210326

Ventilateur de rotor amélioré Un aspect de l’invention concerne un ventilateur comprenant : un plateau (200, 100), des pales (101, 201) comprenant chacune : un bord de maintien (2010M) s’étendant du plateau, une paroi (1010, 2010) de ventilation s’étendant en saillie du bord de maintien (2010M) et comprenant un bord libre d’attaque à flux radial (2010AR), un bord libre de fuite à flux radial (1010FR, 2010FR) opposé au bord libre d’attaque à flux radial et un bord libre d’attaque à flux axial (1010AA, 2010AA) s’étendant du bord libre d’attaque à flux radial au bord libre de fuite à flux radial, le bord libre d’attaque à flux axial étant situé à l’opposé axialement du bord de maintien, une projection axiale (P2010AA) du bord libre d’attaque à flux axial d’au moins une pale sur un plan transversal du plateau s’étendant en dehors du bord de maintien. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 3 ventilateur de rotor amélioré DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION Le domaine technique de l’invention est celui des ventilateurs de rotor de machine électrique de véhicules automobiles. La machine électrique est un alternateur ou alternateur-démarreur ou machine réversible ou moteur électrique de véhicules automobiles. Plus particulièrement le domaine technique de l’invention est celui des ventilateurs internes de rotor de machine électrique de véhicules automobiles, c'est-à-dire comportant des machines électriques comprenant deux ventilateurs situés de part et d'autre du rotor, à l'intérieur d’un carter de la machine électrique. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION Lors de la rotation du rotor d’une machine électrique, les ventilateurs provoquent la circulation d'un flux d'air de refroidissement important à l'intérieur de cette machine, via des ouïes ménagées dans un carter. Classiquement, ces ventilateurs sont réalisés par découpage et pliage de tôle d'acier et sont rapportés chacun, par exemple par soudage ou sertissage, sur un flanc d’une roue polaire du rotor ou sont réalisés en plastique et sont soit collés soit bouterollés par exemple sur l’isolant de corps de bobine de ce même rotor. Ces ventilateurs sont appelés ventilateur centrifuge pour refroidir les chignons du stator mais ne créent pas ou un très faible flux d’air axial pour refroidir le rotor. Ces dernières années le besoin en puissance électrique a fortement augmenté. La hausse de la puissance demandée va inévitablement s’accompagner d’une hausse des pertes de la machine, même si des innovations seront nécessaires afin de limiter cet impact. La hausse des pertes est majoritairement due aux pertes Joules qui sont proportionnelles au carré du courant de la machine. Dans la technique connue, les pales de ces ventilateurs sont plates, avec un profil transversal généralement parallèle à l'axe de rotation du rotor, et inclinées par rapport à une direction radiale, l'entrée d'air s'effectuant axialement et la sortie d'air s'effectuant radialement. Ces ventilateurs sont dit ventilateur à centrifuge et oriente le flux d’air radialement vers l’extérieur. De tels ventilateurs pour alternateurs sont par exemple connus du document FR-A-2 685 572. Il existe aussi des ventilateurs axiaux comprenant une partie centrale avec des pales s’étendant axialement et une partie périphérique reliant l’ensemble des autres extrémités des pales. Un tel ventilateur ne refroidit pas un bobinage du stator entourant le rotor. Il est donc nécessaire d’avoir un système de refroidissement du bobinage du stator en outre du ventilateur, par exemple par le biais d’un circuit d’eau passant autour du stator. Cependant un tel système de refroidissement est coûteux et diminue le rendement de la machine électrique du fait de l’alimentation de son système de refroidissement. De plus, l’espace disponible dans le compartiment moteur est de plus en plus faible ce qui implique une exigence de machines électriques de plus en plus petites et le nombre d’équipements électriques augmente dans un véhicule impliquant des machines électriques de plus en plus performantes et puissantes pour produire de l’électricité en mode alternateur. Cela se traduit par un ratio de puissance sur volume de plus en plus grand. En outre cette réduction d’espace disponible sous le capot moteur a aussi une conséquence sur la température ambiante autour du moteur qui est passée en 20 ans par exemple de 80°C à environ 120°C. De nouveau type de bobinage du stator, tel que à épingles, ont permis d’augmenter le rendement de la machine électrique et ainsi d’augmenter la puissance des machines électriques dont la puissance absorbée des rotors. Les pertes Joules sont proportionnelles au carré du courant de la machine ce qui entraîne une augmentation de la chaleur produite par ces pertes joules. Il y a donc un besoin d’améliorer le refroidissement des machines électriques sans augmenter le volume de la machine électrique. Il pourrait être envisageable d’assembler des composants qui ont une limite thermique augmentée par rapport aux pièces standards d’aujourd’hui mais ceci aurait un surcoût rédhibitoire. De même, il pourrait être envisagé d’augmenter le débit d’air des ventilateurs, par exemple disposer deux ventilateurs un axiaux et un à centrifuge ou alors d’augmenter le diamètre extérieur des ventilateurs mais ceci aurait pour conséquence d’augmenter le niveau de bruit aérodynamique de la machine électrique ainsi que le diamètre de la machine sans résoudre le problème de refroidissement du rotor. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention. montre une représentation schématique d’un rotor vu radialement, comprenant un ventilateur selon un premier mode de réalisation l’invention. montre une représentation schématique d’un rotor vu axialement comprenant un ventilateur selon un troisième mode de réalisation l’invention. montre une représentation schématique en perspective d’une roue polaire et d’un ventilateur selon le troisième mode de réalisation. montre une représentation schématique en perspective du ventilateur selon le troisième mode de réalisation d’un côté intérieur du rotor. montre une représentation schématique vu axialement d’une partie du ventilateur selon le troisième mode de réalisation. montre une représentation schématique d’une coupe de la figure 5 d’une partie du ventilateur selon le troisième mode de réalisation. montre une représentation schématique d’une autre coupe de la figure 5 d’une partie du ventilateur selon le troisième mode de réalisation. montre une représentation schématique d’une coupe radiale d’une partie du ventilateur selon le troisième mode de réalisation. Ventilateur (10, 20) d’un rotor de machine électrique tournante, comprenant : une ouverture axiale (203) d’un axe de rotation (X) ; un plateau (200, 100) s’étendant dans un plan transversal par rapport à l’axe de rotation (X) et comprenant : une surface radiale intérieure (1000, 2000) destinée à être en vis-à-vis du rotor, une surface radiale extérieure (1001, 2001), et dans lequel l’ouverture axiale (203) traversant le plateau (100, 200) de la surface radiale intérieure (1000, 2000) à la surface radiale extérieure (1001, 2001) ; des pales (101, 201) comprenant chacune : un bord de maintien (2010M) s’étendant du plateau (200, 100) pour maintenir la pale au plateau (200, 100), une paroi (1010, 2010) de ventilation s’étendant en saillie du bord de maintien (2010M) et comprenant un bord libre d’attaque à flux radial (2010AR), un bord libre de fuite à flux radial (1010FR, 2010FR) opposé au bord libre d’attaque à flux radial (2010AR) et un bord libre d’attaque à flux axial (1010AA, 2010AA) s’étendant du bord libre d’attaque à flux radial (2010AR) au bord libre de fuite à flux radial (1010FR, 2010FR), le bord libre d’attaque à flux axial (1010AA, 2010AA) étant situé à l’opposé axialement du bord de maintien (2010M), ladite paroi (1010, 2010) comprenant une surface d’attaque (1011A, 2011A) et une surface de fuite (1011F, 2011F), lesdites surfaces étant délimitées par lesdits bords, la surface d’attaque (1011A, 2011A) étant la surface poussant l’air lors de la rotation du ventilateur ; le ventilateur (10, 20) étant caractérisé en ce qu’une projection axiale (P2010AA) du bord libre d’attaque à flux axial (2010AA) d’au moins une pale (101, 201) sur un plan transversal du plateau (200, 100) s’étend en dehors du bord de maintien (2010M). Ventilateur (10, 20) selon la revendication 1, dans lequel le bord de maintien (2010M) est incliné par rapport à un rayon de l’axe de rotation (X). Ventilateur (10, 20) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la paroi (1010, 2010) comprend un rayon de courbure radial (RC) s’étendant dans un plan transversal à l’axe (X) de manière à ce que la surface d’attaque (1011A, 2011A) soit concave et la surface de fuite (1011F, 2011F) soit convexe selon ce rayon de courbure radial (RC). Ventilateur (10, 20) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la projection axiale (P2010AA) d’au moins une portion du bord libre d’attaque à flux axial (1010AA, 2010AA) sur le plateau (200, 100) s’étend sur la surface radiale du plateau (200, 100) entre deux pales (101, 201). Ventilateur (10, 20) selon la revendication 4, dans lequel la paroi (1010, 2010) d’au moins une pale (101, 201) comprend un rayon de courbure axial (RA) s’étendant dans un plan parallèle à l’axe (X) de manière à ce que la surface d’attaque (1011A, 2011A) soit concave et la surface de fuite (1011F, 2011F) soit convexe selon ce rayon de courbure axial (RA). Ventilateur (10, 20) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel la paroi (1010, 2010) d’au moins une pale présente un angle de courbure axial (δ) compris entre 130° et 160°, ledit angle (δ) étant mesuré dans un plan de coupe de la pale parallèle à l’axe de rotation et perpendiculaire à un plan comprenant l’axe de rotation et passant par le centre du bord libre d’attaque à flux radial (2010AR) de la paroi (1010, 2010) de la pale, l’angle de courbure axial (δ) étant situé entre : un plan extérieur (P2) passant par une arête d’attaque (2010AA’) du bord libre d’attaque à flux axial (1010AA, 2010AA) et un milieu axial de la surface de fuite (1011F, 2011F) et un plan intérieur (P3) passant par un premier point de mesure (A1) situé au milieu du bord de maintien (2010M) et ledit milieu axial de la surface de fuite (1011F, 2011F). Ventilateur (10, 20) selon la revendication 6 dans lequel au moins une pale (101, 201) est configurée de manière à comporter un ratio de courbure (δ/L1) de l’angle de courbure axial (δ) divisé par une longueur de pale (L1), mesurée entre un milieu du bord de maintien (2010M) et l’arête d’attaque (2010AA’) du bord libre d’attaque à flux axial (1010AA, 2010AA), compris entre 8 et 18. Ventilateur (10, 20) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le bord libre de fuite à flux radial d’au moins une pale (201) comprend un rayon maximum (D2) par rapport à l’axe de rotation (X) supérieur au rayon maximum (D1) du plateau par rapport audit axe (X) pris au niveau de ladite pale (201). Rotor (1) d’une machine électrique comprenant une roue polaire comprenant un flanc et un ventilateur (10, 20), selon l’une des revendications précédentes, fixé à la roue polaire (12) en ayant la surface interne radiale (1000, 2000) contre le flanc de ladite roue polaire (12). Machine électrique tournante comprenant un rotor (1) selon la revendication 9.