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WO2003050933A2 - Alternateur, notamment pour vehicule automobile - Google Patents

Alternateur, notamment pour vehicule automobile Download PDF

Info

Publication number
WO2003050933A2
WO2003050933A2 PCT/FR2002/004328 FR0204328W WO03050933A2 WO 2003050933 A2 WO2003050933 A2 WO 2003050933A2 FR 0204328 W FR0204328 W FR 0204328W WO 03050933 A2 WO03050933 A2 WO 03050933A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bridges
alternator
auxiliary
stator
sources
Prior art date
Application number
PCT/FR2002/004328
Other languages
English (en)
Other versions
WO2003050933A3 (fr
Inventor
Paul Armiroli
Alain Lozac'h
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur
Priority to EP02804614A priority Critical patent/EP1464105A2/fr
Priority to JP2003551884A priority patent/JP4081444B2/ja
Priority to US10/497,231 priority patent/US7116020B2/en
Publication of WO2003050933A2 publication Critical patent/WO2003050933A2/fr
Publication of WO2003050933A3 publication Critical patent/WO2003050933A3/fr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00—Synchronous motors or generators
    • H02K19/16—Synchronous generators
    • H02K19/36—Structural association of synchronous generators with auxiliary electric devices influencing the characteristic of the generator or controlling the generator, e.g. with impedances or switches
    • H02K19/365—Structural association of synchronous generators with auxiliary electric devices influencing the characteristic of the generator or controlling the generator, e.g. with impedances or switches with a voltage regulator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/04—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for rectification
    • H02K11/049—Rectifiers associated with stationary parts, e.g. stator cores
    • H02K11/05—Rectifiers associated with casings, enclosures or brackets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00—Synchronous motors or generators
    • H02K19/16—Synchronous generators
    • H02K19/36—Structural association of synchronous generators with auxiliary electric devices influencing the characteristic of the generator or controlling the generator, e.g. with impedances or switches

Definitions

  • the present invention relates generally to alternators or alternator-starters for motor vehicles.
  • the invention relates to an alternator comprising a stator comprising several phases and surrounding a rotor secured to a shaft intended to be driven in rotation by the internal combustion engine of the motor vehicle via a transmission device comprising at least one belt and a drive member such as a pulley integral with the rotor shaft.
  • the stator comprises at least two armature windings connected to a current rectifying device belonging to an electrical supply device, in particular for an on-board network of a motor vehicle.
  • the armature windings each belong to a power source mounted between ground and a power line.
  • Each source comprises at least one armature winding and a bridge of rectifying elements, such as diodes.
  • These two sources include one an auxiliary bridge of rectifiers of positive type, the other an auxiliary bridge of rectifiers of negative type, means connected to both of these two bridges being able to be ordered to: in a first state, connect the two auxiliary bridges in series, the rectified voltage supplied to the supply line then being the sum of the voltages supplied by the armature winding (s) of each of the two sources and rectified , in a second state, block the connection between the two auxiliary bridges, the two sources then supplying the supply line in parallel.
  • the object of the present invention is to take advantage of this arrangement in a simple and economical manner.
  • an alternator of the above-mentioned type is characterized in that the auxiliary bridges of rectifier elements are located centrally with respect to the bridges of rectifier elements of the two sources and in that said bridges are carried by a support integral with the rear bearing in the alternator. Thanks to the invention, the available space is better occupied, the auxiliary bridges being located inside the other bridges.
  • it is the rear landing which itself carries the rectifier and auxiliary bridges.
  • the rectifier and auxiliary bridges. are carried by an intermediate plate secured to the rear bearing of the alternator.
  • the rear bearing or the plate secured to the rear bearing are water-cooled.
  • the bridges of rectifier elements each have diodes, said diodes being grouped by phase and carried by the rear bearing of the alternator.
  • the means connecting the two auxiliary bridges to each other advantageously consist of at least one transistor of the CMOS type interposed between the two auxiliary bridges.
  • several CMOS type transistors mounted in parallel are provided.
  • These transistors are integrated into the bridges of rectifier elements by being mounted on the rear bearing or on the plate secured to the rear bearing.
  • a clipping device is associated with bridges and transistors of the CMOS type.
  • FIG. 1 is a sectional view of a alternator according to the invention
  • - Figure 2 is a rear view of an embodiment of the rotor of the alternator of Figure 1
  • Figure 3 is a top view with partial section of the rotor of the alternator of the Figure 1
  • Figure 4 is a view similar to Figure 1 for a second embodiment of the invention
  • Figure 5 is a schematic view of an electrical supply device with two three-phase sources mounted on the alternator Figures 1 and 4
  • Figure 6 is a view similar to Figure 5 for another alternative embodiment
  • Figure 7 is a view along arrow 7 of Figure 1 without the cover and the rear bearing of the alternator
  • Figure 8 is a view along the arrow 7 of FIG.
  • FIG. 9 is a view of the clipping-switch device assembly of the current rectifying device
  • FIG. 10 is a perspective view of an integrated assembly comprising the rectifying device
  • FIG. 11 is a perspective view of the stator of Figure 1, with conductive elements removed to show the notches in the body
  • - Figure 12 is a schematic representation of an example of connection of the phase windings
  • Figure 13 is a cross-sectional view showing the arrangement conductive elements in a notch in a first embodiment of the invention.
  • the alternator comprises, going from left to right of FIG. 1, that is to say from front to back, a drive pulley 1 secured, here by means of a nut, of the front end of a shaft 2, the rear end of which carries slip rings (not referenced) belonging to a manifold 3.
  • the axis of the shaft 2 constitutes the axis of rotation XX of the machine.
  • the shaft 2 centrally carries the rotor 4 with an excitation winding 5, the ends of which are connected by connections to the collector 3 as visible in FIG. 3.
  • the excitation coil is curved in shape barrel so as to fill as much as possible the space between the internal face of the teeth, described below, and the rotor core.
  • the rotor 4 is here a Lundel type claw rotor and therefore comprises two front pole wheels and rear 6, 7 carriers each respectively a front fan 8 and rear 9 for, given space, allow an increase in the power of the machine and reduction of noise thereof.
  • Each wheel 6, 7 has a flange perpendicular to the axis of the shaft 2. At the outer periphery of the flanges are formed teeth extending axially.
  • the teeth have a trapezoidal shape and, for further reduction of the noises of the machine, are provided with anti-noise chamfers at the level of their rooting zone at their flange as described in document EP-B-0 515 259 to which reference will be made for more information.
  • the teeth of one of the wheels are directed towards the other wheel while being angularly offset with respect to the teeth of this other wheel. There is thus nesting of the teeth so that in an alternative embodiment of the permanent magnets are interposed between the teeth to further increase the power of the machine.
  • profiled grooves are formed in the lateral edges of the teeth to receive the permanent magnets as described in document FR-A-2 784 248.
  • each pole wheel When the winding 5 is activated the rotor 4 is magnetized and it thus defines pairs of poles magnetic, each pole wheel then comprising respectively N North poles and N South poles formed by the teeth.
  • each pole wheel For more details, reference will be made to document EP-A-0 515 259, the teeth of the pole wheels having laterally each at least one anti-noise chamfer.
  • each pole wheel has 7 teeth. Of course it depends on the applications.
  • the fans 8, 9 comprise for example two series of blades or vanes 90 and 91 of different length, as visible in FIG. 2, which provide ventilation channels between them.
  • the blades are produced by cutting and folding a fixed flange, for example by welding 92 or any other means such as crimping, on the pole wheel 6, 7 concerned; each wheel having, as mentioned above, axial teeth directed towards the other wheel with nesting of the teeth from one wheel to the other for formation of magnetic poles when the winding 5 is activated thanks to the collector rings of the collector 3 each in contact with a brush (not referenced) carried by a door -brooms 10 also serving as a support for a voltage regulator (not visible) electrically connected to the brushes.
  • the regulator is connected to a current rectifying device 11, such as a diode bridge (two of which are visible in FIG. 1) itself connected to the outputs of the phases provided with windings, which comprises the stator 12 of 1 alternator surrounding the rotor 4.
  • a current rectifying device 11 such as a diode bridge (two of which are visible in FIG. 1) itself connected to the outputs of the phases provided with windings, which comprises the stator 12 of 1 alternator surrounding the rotor 4.
  • These fans 8, 9 extend in the vicinity respectively of a front bearing 13 and a rear bearing 14.
  • the bearings 13, 14 are metallic, being here based on aluminum.
  • the bearings 13, 14 have lugs for fixing them to a fixed part of the vehicle. It is through the bearings that the alternator can be connected to earth.
  • These bearings 13, 14 are perforated for internal ventilation of the alternator by means of the fans 8, 9 when the fan assembly 8, 9 - rotor 4 - shaft 2 is rotated by the pulley 1 connected to the engine of the motor vehicle by a transmission device comprising at least one belt engaged with the pulley 1. This ventilation makes it possible to cool the windings of the stator 12 and the winding 5 as well as the brush holder 10 with its regulator and the straightening device 11.
  • the cooling fluid in this case air, passes through the various openings of the bearings 13, 14 and enters the interior of the machine in a manner known per se.
  • This fluid scans, by means of the fans 8, 9, the buns which comprise the windings of the stator 12 in the manner described below.
  • This fluid then advantageously exits through radial vents present on the rear and / or front bearings.
  • the two bearings are hollow in shape and each have a transverse flange extended at its outer periphery by an annular rim of axial orientation stepped at its free end for centering mounting of a body 18 presented by the stator 12.
  • a radial air gap exists between the outer periphery of the teeth of the rotor 4 and the internal periphery of the body 18 of the stator 12 carried by the bearings 13,14 forming a casing.
  • the flanges and the edges of the bearings are perforated for air circulation. Openings therefore exist opposite the stator buns.
  • the straightening device 11, the brush holder 10, as well as a perforated protective cover 17, here made of moldable plastic, are fixed to the bearing 14 as described below so that the rear fan 9 is more powerful than the front fan 8 because it provides cooling for the power electronics and the stator.
  • the bearings 13, 14 are connected together, here by means of screws or alternatively of non-visible tie rods, to form a casing or support intended to be mounted in the aforementioned manner on a fixed part of the vehicle.
  • the bearings 13, 14 each centrally carries a ball bearing 15, 16 for rotationally supporting the front and rear ends of the shaft 2 passing through the bearings to carry the pulley 1 and the collector rings
  • This collector is of the conventional type. More precisely
  • FIGS. 2 and 3 the input 50 and output 51 wires of the winding 5 of this rotor are connected to the collector 3.
  • a conventional, symmetrical collector already used for alternators with an even number of pairs of poles, an advantageous arrangement is provided, which will now be described with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the rotor comprises two front and rear pole wheels 6 and 7 each carrying their periphery of the teeth, referenced 71 to 77 following the periphery of the rear polar wheel in the normal direction of rotation of the rotor 4 symbolized by an arrow in FIG. 2.
  • Each polar wheel comprises 7 teeth since the alternator in the first mode of realization includes 7 pairs of poles.
  • the teeth 71 to 77 of the rear pole wheel are separated from each other by grooves 71 'to 77'.
  • the rotor 4 also includes 2 hooks 78 and 78 'carried by the rear face of the rear pole wheel 7. These hooks 78 and 78' are located near the shaft 2 and are diametrically opposite with respect to the axis of the tree 2.
  • the input wire 50 connects the hook 78 to the coil 5. It extends radially from the hook 78 to the first groove 71 '.
  • the output wire 51 connects the hook 78 ′ to the coil 5 passing through a hole made at the base of the tooth 74, that is to say in a direction exactly diametrically opposite to the first throat 71 '.
  • the two input and output wires 50 and 51 are symmetrical with respect to the axis of rotation of the machine and this device therefore adapts to a conventional manifold 3.
  • the mounting of the coil 5 is difficult because it is necessary to pass the output wire 51 blind into the hole, which risks causing many manufacturing defects.
  • the lead wire 51 extends radially from the hook 78 'to a second groove, this second groove being the groove 74' or the groove
  • the output wire 51 passes through the groove 75 ', because this arrangement is more favorable for hooking to the hook 78'.
  • This arrangement avoids having to drill a hole in the rotor and nevertheless makes it possible to connect the input and output wires 50 and 51 to a symmetrical collector 3.
  • Capstans 79 are located in gorges 71 'and 74' / 75 '. These capstans 79 each comprise a radial rod secured to the rotor at one end, and a block mounted at the opposite free end.
  • the input and output wires 50 and 51 each make a tour of the capstans 79 respectively located in the first and second grooves 71 'and 74' / 75 'before joining the coil 5. It should be noted that this arrangement of the wires inlet and outlet 50 and 51 requires providing a passage for the wires in the rear fan 9.
  • This arrangement can obviously be used with any rotor comprising a number of pairs of odd poles.
  • the number of pairs of magnetic poles is even with each pole wheel comprising 6 or 8 teeth.
  • the rear fan 9 has clearances 93 and 94 which respectively allow the passage of the wires 50 and 51 between the flange of the rear pole wheel and the fan.
  • the alternator is cooled by a liquid, such as water from the cooling circuit of the internal combustion engine of the vehicle. automobile.
  • a liquid such as water from the cooling circuit of the internal combustion engine of the vehicle. automobile.
  • the alternator is devoid of fans and the front bearing 130 is reduced to a simple plate, while the rear bearing 140, of hollow form, has chambers 1400 and 1401 produced respectively in its peripheral rim and in its flange back. These chambers are connected to coolant outlet and inlet conduits, one of which is visible in 1402. These conduits are connected to the cooling circuit of the motor vehicle engine so that water circulates in the chambers 1400 and 1401 to remove calories.
  • the alternator can therefore have greater power.
  • helical grooves are formed at the external periphery of the teeth of the rotor as described in document FR-A-2 774 524 to cut the eddy currents.
  • the body 18 of the stator is alternatively in direct contact with the coolant as described in document FR-A-2 793 083.
  • the alternator as a variant is equipped with axial fans as described in document FR 01 01526 deposited on 02/01/2001 so that in an alternative embodiment the alternator is cooled by water and by air.
  • the rotor has salient poles with integration of permanent magnets in the rotor as described in the document FR 01 00122 filed on 05/01/2001.
  • the magnets are closed at each of their ends by a non-magnetic holding piece.
  • the rotor then comprises several excitation windings wound around the salient poles; the rotor comprising a bundle of sheets.
  • the alternator may include a rotor provided with two excitation windings, each winding being mounted between the two flanges of two pole wheels as in FIGS. 1 and 4. In this case, the number of pole wheels is doubled; two pairs of even wheels are then provided.
  • the body 18 of the stator 12 consists of a package of notched sheets forming grooves for mounting the armature windings of the stator.
  • Each winding comprises electrically conductive elements insulated from each other and passing through the body of the stator to form outside of this body networks forming buns projecting on either side of the body 18.
  • the windings are made up of alternative wires of electrically conductive elements, such as pins.
  • the stator windings belong to armature windings of two electrical power sources, which are both mounted between ground and a power line of the on-board network of the motor vehicle. To these windings are associated bridges of rectifier elements belonging to the rectification device 11.
  • the stator with its armature windings forms an armature, which generates an alternating armature current rectified in direct current by the rectifying device 11 to supply the consumers of the vehicle and recharge the vehicle battery.
  • the armature windings are connected to the current rectifying device to work in series and in parallel as described in document WO 01/76052 to which reference will be made for more details.
  • the windings of the armature windings belong to an electrical power supply device, in particular for an on-board network of a motor vehicle, comprising at least two power sources which are both mounted between earth and a power line and which each comprise at least one armature winding and a bridge of rectifying elements.
  • These two sources have one an auxiliary bridge of rectifiers of positive type, the other an auxiliary bridge negative type rectifier elements, means connected to one and the other of these two bridges being able to be controlled for:
  • a control means is a controllable switch interposed between the two auxiliary bridges; a control means is a controlled diode interposed between the two auxiliary bridges;
  • a control means is a CMOS type transistor interposed between the two auxiliary bridges;
  • a control means comprises controlled diodes which constitute rectifying elements of one and / or the other of the two auxiliary bridges;
  • the two sources are synchronous sources, the rectifier elements of the two auxiliary bridges being linked in pairs and ensuring the connection between the phases of the two sources which correspond, the branches which connect two rectifier elements of one and the other two auxiliary bridges being two by two connected by means forming a switch, these means forming a switch constituting the control means;
  • the two sources are synchronous three-phase sources and the control means comprises at least one double switch.
  • the two armature windings consist respectively of an armature winding mounted in a triangle and a armature winding mounted in a star.
  • the armature winding mounted in a triangle has a number of turns per notch equal to the number of turns per notch of the winding or armature winding mounted in a star that multiplies the square root by the number of phases of the electric machine.
  • FIGS. 1 and 4 two three-phase sources are provided, comprising armature windings associated with bridges of rectifying elements.
  • the armature windings are stator windings of the same alternator described above.
  • the bridges each have two diode half-bridges, one positive and the other negative. These bridges belong to the straightening device 11.
  • Each of the two sources is also associated with an auxiliary bridge of rectifying elements, such as diodes.
  • FIG. 5 An example of a possible embodiment with three-phase sources is shown in FIG. 5.
  • the three-phase windings of the first source have been referenced by Nil, N12, N13, while those of the second source have been referenced by N21, N22 and N23.
  • the positive diodes of the PI bridge associated with the first source have been referenced by DU, D12, D13, while its negative diodes have been referenced by D14, D15 and D16.
  • the two auxiliary bridges one of the positive type, the other of the negative type, have been referenced by P aux ⁇ and P a ⁇ x2 -
  • the diodes of the P aux ⁇ bridge are connected to the armature windings of the source 1 by their anodes, while the diodes of the bridge P aU ⁇ 2 are connected to the armature windings of the source 2 by their cathodes.
  • a controlled switch I is interposed between the points A1 and A2, which are respectively the point at which the diodes of the bridge P to the ⁇ are connected by their cathodes and the point at which the diodes of the bridge P auX2 are connected by their anodes.
  • the value of the voltage s is then the sum of V 1 and V'2, where V'2 is the value of the rectified voltage delivered by the second three-phase source (source 2).
  • Vs being greater than VI
  • the positive diodes of the bridge PI namely DU, D12, D13
  • the negative diodes of bridge 2 namely D24, D25, D26, are themselves polarized by VI which is greater than 0; they are therefore also blocked and isolate the three-phase system 2 from ground.
  • the switch I can be replaced, either by a controlled diode, or by a transistor T of the CMOS type as shown in FIG. 6.
  • the CMOS transistor T must be oriented so that the intrinsic diode associated with it in parallel by construction is opposite to the diodes of the two auxiliary bridges.
  • the transistor T of the CMOS type is replaced by three transistors Tl of the CMOS type in parallel to reduce the internal resistance, each transistor comprising a freewheeling diode.
  • the auxiliary bridges of rectifier elements are located centrally with respect to the rectifier bridges PI, P2 of the two sources.
  • the PI, P2 bridges, called main bridges, and the auxiliary bridges are carried by a support integral with the rear bearing of the alternator.
  • the auxiliary bridges are located centrally so that they are located close to the X-X axis of rotation of the rotary electrical machine.
  • the diodes of the auxiliary bridges are therefore surrounded by the diodes of the main bridges.
  • FIG. 4 it is the flange, of transverse orientation relative to the axis X-X, of the rear bearing 140 which directly carries the bridges and therefore the straightening device; knowing that this bearing is water cooled.
  • FIG. 1 it is a plate 300 which carries the straightening device 11 while being attached to a fixing, for example using balusters 301, on the rear bearing 14.
  • the plate 300 is metallic, advantageously being based on aluminum, and comprises a chamber 302 connected to inlet and outlet conduits output connected to the cooling circuit of the motor vehicle engine as in Figure 4.
  • the plate 300 has locally, according to one embodiment, an opening for the housing in its thickness of the brush holder-regulator assembly 10.
  • the length of the spacers 301 is a function of the thickness of this assembly 10.
  • the spacers allow the passage of air.
  • the plate 300 is devoid of channel 302, the cooling being carried out only by the circulation of air coming to lick the front face of the plate 300.
  • the arrow Fm indicates the direction of flow of the cooling fluid which enters radially between the rear face of the rear bearing and the front face of the plate 300. Then, this cooling fluid penetrates inside the alternator by the inlet openings 1420 under the effect of the suction created by the rear fan 9 The air then exits through radial vents 1421 located on the rear bearing.
  • the cover 17 has openings in the vicinity of the rear face of the plate 300.
  • the main and auxiliary bridges are therefore placed on the plate 300 or on the rear bearing 14.
  • These bridges here comprise current rectifying elements in the form of diodes.
  • These diodes are in one embodiment of the pressfit type diodes, that is to say mounted by force fitting in openings made in electrically insulated dissipators and plated on the rear bearing or the plate 300.
  • FIGs 1 and 4 we see two of these diodes force-fitted using a knurled body on a dissipator, here metallic, to better dissipate the heat.
  • the rear dissipator 201 is said to be a positive dissipator 201 because it is connected to the positive terminal of the vehicle battery via the supply line for the Figures 5 or 6, while the front sink 202 is said to be a negative sink because it is connected to the vehicle ground.
  • the diodes are mounted by welding on their associated dissipator. These diodes have tails 209 directed towards the rear of the bearing 14 or of the plate 300 and pass through openings made in a connector 200.
  • This connector has a network of electrically conductive tracks embedded in an electrically insulating material by molding. The tracks have stripped axial orientation tabs at the tails 209 of the diodes for connection by welding therewith.
  • the connector also has insulating barrels 207 crossed by fixing members, here screws 208, for fixing the connector to the plate 300 or to the bearing 14.
  • Each barrel 207 is shouldered for tightening the dissipators 202, 201 between the shoulders of the barrels 207 and the rear face of the plate 300 or of the bearing 14.
  • an electrical insulator 204 is interposed between the heatsinks 202 and 201.
  • an electrical insulator 203 can be interposed between the negative heatsink 202 and the rear face of the plate or of the bearing.
  • the connector 200 also has tabs 211 for fixing the ends of the stator windings belonging to the armature windings as shown in FIG. 7.
  • the internal periphery of the positive dissipator 201 is serrated to form clearances for the passage of the negative diodes of the main bridges PI and P2.
  • the positive diodes are therefore located on a radius greater than that of the negative diodes.
  • the heatsinks are in the form of annular sectors extended by fixing lugs 1422 for housing therebetween a support 400 with lugs for its connection with the main bridges.
  • This support 400 here carries the three aforementioned Tl transistors as well as the clipping device 500.
  • This device 500 is of the type described in document EP-A-1032 110 to which reference will be made for more details.
  • This device is associated with the voltage regulator and comprises a controlled power switch mounted in series with the excitation winding 5 of the rotor 4. This switch is controlled by means sensitive to the appearance of an overvoltage at the output of the alternator to block this power switch until the voltage across the excitation winding 5 has reached a given reverse demagnetization voltage.
  • the brush holder 10 projects in the center of the straightening device 11 as visible in FIG. 8; the plate 300 or the bearing being drilled centrally.
  • a ceramic or plasma coating may be used as protection for the dissipators and ensure resistance to salt spray and to corrosion.
  • the power module carried by the support 400 and comprising the transistors T1 and the device 500 is in an alternative embodiment produced on an isolated substrate of the SMI type or else produced in a power technology solution.
  • the voltage regulator and the rectifying device 11 are shaped here to work with an on-board network of 42V.
  • the main and auxiliary bridges can be made in power technology.
  • diodes of the proposed devices can be replaced by diodes of the ZENER type with an appropriate clipping voltage or with so-called SHOTT Y diodes.
  • the invention can also be implemented for alternators of a motor vehicle of the type described above but comprising a stator wound with large diameter conductors in the form of bars.
  • a stator winding is described, for example, in document WO 92/06257.
  • These bar-shaped conductors fill well the notches in the stator body and are generally in the form of pins of advantageously round, square or rectangular section.
  • Conductors in the form of bent bars can for example advantageously replace the pins. Thanks to the invention, such a stator wound with large conductors in the form of bars can be cooled easily.
  • FIGS. 11 and 12 represent solutions with triangle assemblies and a stator 12 comprising a cylindrical body 18 of axis XX 'and two series of three phases PI to P3 and P4 to P6 constituting two series of three-phase windings offset by 30 ° electric and behaving like a hexaphase winding seen from the side of the rectifying device.
  • Each phase PI to P6 is each formed by a plurality of electrically conductive elements 20 mounted in series along the periphery of the stator 12 between an input, respectively El to E6, and an output, respectively SI to S6, to form at least winding phase by phase.
  • the cylindrical body 18, also called a sheet bundle comprises in its radially internal face radial notches L for receiving at least four phase conductive elements 20.
  • the conductive elements 20 are juxtaposed in the notch L in the radial direction to form at least four layers of conductive elements C1 to C4, as shown in FIG. 13 in the case of notches with 4 conductive elements.
  • Each conductive element 20 has the shape of a pin extending between two notches L and comprising a first branch which is placed in a notch in a predetermined layer, a second branch arranged in another notch in a predetermined layer and, between the two branches, a head forming a U seen in the peripheral direction of the stator.
  • the U-shaped heads are generally all arranged on a first axial side of the body 18, forming a first bun.
  • the branches of the conductive elements protrude from a second axial side of the body 18 by free ends, each free end being electrically connected to a free end of a branch of another conductive element, for example by welding, thus forming the windings phase.
  • the free ends form the second bun.
  • the conducting elements 20 engaged by their first branches in a first notch L is engaged by their second respective branches in the same second notch, each forming between said two notches said U.
  • the branches all extend parallel to the axis XX '.
  • the conducting elements 20, the inputs E1 to E6 and the outputs S1 to S6 are in the form of metal bars, typically of copper, typically of rectangular section, although other shapes of section can be envisaged as circular or oval sections.
  • the notches L extend over the entire axial length of the body 18. They are radially oblong and of semi-closed type, as can be seen in FIG. 13. These notches L are distributed circumferentially in a regular manner.
  • the conductive elements 20 are mounted axially by threading in the notches L.

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Abstract

L'alternateur comprend un stator (12), un rotor (4) disposé à l'intérieur du stator (12) comprenant plusieurs phases et au moins deux bobinages d'induit qui appartiennent chacun à une source d'alimentation montée entre la masse et une ligne d'alimentation; chaque source comportant également un pont d'éléments redresseurs et un pont auxiliaire d'éléments redresseurs caractérisé en ce que les ponts auxiliaires d'éléments redresseurs sont implantés centralement par rapport aux ponts d'éléments redresseurs des deux sources et en ce que lesdits ponts sont portés par un support solidaire du palier arrière que comporte l'alternateur.

Description

ALTERNATEUR, NOTAMMENT POUR VEHICULE AUTOMOBILE
Domaine technique de 1 ' invention
La présente invention concerne de façon générale les alternateurs ou alternateur-démarreurs pour véhicule automobile .
Plus précisément, l'invention se rapporte à un alternateur comportant un stator comportant plusieurs phases et entourant un rotor solidaire d'un arbre destiné à être entraîné en rotation par le moteur à combustion interne du véhicule automobile via un dispositif de transmission comportant au moins une courroie et un organe d'entraînement tel qu'une poulie solidaire de l'arbre du rotor.
Etat de la technique
Le stator comporte au moins deux bobinages d' induit reliés à un dispositif de redressement de courant appartenant à un dispositif d'alimentation électrique notamment pour réseau de bord de véhicule automobile.
Dans le document WO 01/76052, les bobinages d'induit appartiennent chacun à une source d'alimentation montée entre la masse et une ligne d'alimentation. Chaque source comporte au moins un bobinage d'induit et un pont d'éléments redresseurs, tels que des diodes.
Ces deux sources comportent l'une un pont auxiliaire d'éléments redresseurs de type positif, l'autre un pont auxiliaire d'éléments redresseurs du type négatif, des moyens reliés à l'un et à l'autre de ces deux ponts étant aptes à être commandés pour : dans un premier état, relier en série les deux ponts auxiliaires, la tension redressée fournie à la ligne d'alimentation étant alors la somme des tensions fournie par le ou les bobinages d' induit de chacune des deux sources et redressées, dans un deuxième état, bloquer la liaison entre les deux ponts auxiliaires, les deux sources alimentant alors en parallèle la ligne d'alimentation.
Les performances de ces alternateurs sont en conséquence remarquables .
Objet de l'invention
La présente invention a pour objet de tirer parti de cette disposition de manière simple et économique.
Suivant l'invention un alternateur du type sus-indiqué est caractérisé en ce que les ponts auxiliaires d'éléments redresseurs sont implantés centralement par rapport aux ponts d'éléments redresseurs des deux sources et en ce que lesdits ponts sont portés par un support solidaire du palier arrière que comporte l' alternateur. Grâce à l'invention on occupe mieux l'espace disponible, les ponts auxiliaires étant implantés à l'intérieur des autres ponts.
Dans une première forme de réalisation, c'est le pallier arrière qui porte lui-même les ponts redresseurs et auxiliaires.
Dans une autre forme de réalisation, les ponts redresseurs et auxiliaires . sont portés par une plaque intermédiaire solidaire du palier arrière de l'alternateur.
Suivant une autre caractéristique le palier arrière ou la plaque solidaire du palier arrière sont refroidis par eau. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, les ponts d'éléments redresseurs présentent chacun des diodes, lesdites diodes étant regroupées par phase et portées par le palier arrière de l'alternateur. Dans tous les cas, les moyens reliant l'un à l'autre les deux ponts auxiliaires consistent avantageusement en au moins un transistor du type CMOS interposé entre les deux ponts auxiliaires . Avantageusement on prévoit plusieurs transistors du type CMOS montés en parallèle.
Ces transistors sont intégrés aux ponts d'éléments redresseurs en étant montés sur le palier arrière ou sur la plaque solidaire du palier arrière.
Avantageusement un dispositif d'écrêtage est associé aux ponts et aux transistors du type CMOS.
Description sommaire des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est donnée ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : la figure 1 est une vue en coupe d'un alternateur selon l'invention, - la figure 2 est une vue arrière d'un mode de réalisation du rotor de l'alternateur de la figure 1, la figure 3 est une vue de dessus avec coupe partielle du rotor de l'alternateur de la figure 1, la figure 4 est une vue analogue à la figure 1 pour un deuxième exemple de réalisation de l'invention, la figure 5 est une vue schématique d'un dispositif d'alimentation électrique à deux sources triphasées se montant sur l'alternateur des figures 1 et 4, la figure 6 est une vue analogue à la figure 5 pour une autre variante de réalisation, la figure 7 est une vue selon la flèche 7 de la figure 1 sans le capot et le palier arrière de l'alternateur, la figure 8 est une vue selon la flèche 7 de la figure 1 sans le capot et le connecteur du dispositif de redressement de courant, la figure 9 est une vue de l'ensemble dispositif d'écrêtage-interrupteurs du dispositif de redressement de courant, la figure 10 est une vue en perspective d'un ensemble intégré comportant le dispositif de redressement, la figure 11 est une vue en perspective du stator de la figure 1, avec des éléments conducteurs enlevés pour montrer les encoches du corps, - la figure 12 est une représentation schématique d'un exemple de branchement des enroulements des phases, la figure 13 est une vue en coupe transversale montrant la disposition des éléments conducteurs dans une encoche dans un premier mode de réalisation de l'invention.
Description détaillée de modes de réalisation de l'invention
On décrira d'abord en référence à la figure 1 la structure générale d'un alternateur polyphasé pour véhicule automobile .
L'alternateur comporte, en allant de gauche à droite de la figure 1, c'est-à-dire d'avant en arrière, une poulie d'entraînement 1 solidaire, ici par l'intermédiaire d'un êcrou, de l'extrémité avant d'un arbre 2, dont l'extrémité arrière porte des bagues collectrices (non référencées) appartenant à un collecteur 3. L'axe de l'arbre 2 constitue l'axe de rotation X-X de la machine.
Centralement 1 'arbre 2 porte à fixation le rotor 4 doté d'un bobinage d'excitation 5, dont les extrémités sont reliées par des liaisons au collecteur 3 comme visible à la figure 3. Avantageusement, la bobine d'excitation est bombée en forme de tonneau de manière à remplir au maximum l'espace compris entre la face interne des dents, décrites ci-après, et le noyau du rotor. Le rotor 4 est ici un rotor à griffes de type Lundel et comporte donc deux roues polaires avant et arrière 6, 7 portants chacune respectivement un ventilateur avant 8 et arrière 9 pour, un encombrement donné, permettre une augmentation de la puissance de la machine et réduction des bruits de celle-ci. Chaque roue 6, 7 comporte un flasque perpendiculaire à l'axe de l'arbre 2. A la périphérie externe des flasques sont ménagées des dents s ' étendant axialement . Les dents ont une forme trapézoïdale et, pour réduction encore des bruits de la machine, sont dotées de chanfreins antibruit au niveau de leur zone d'enracinement à leur flasque comme décrit dans le document EP-B-0 515 259 auquel on se reportera pour plus de précisions. Les dents de l'une des roues sont dirigées vers 1 ' autre roue en étant décalées angulairement par rapport aux dents de cette autre roue. Il y a ainsi imbrication des dents en sorte que dans une variante de réalisation des aimants permanents sont intercalés entre les dents pour augmenter encore la puissance de la machine. Par exemple des rainures profilées sont ménagées dans les bords latéraux des dents pour recevoir les aimants permanents comme décrit dans le document FR-A-2 784 248. Lorsque le bobinage 5 est activé le rotor 4 est magnétisé et il définit ainsi des paires de pôles magnétiques, chaque roue polaire comportant alors respectivement N pôles Nord et N pôles Sud constitués par les dents . Pour plus de précisions on se reportera au document EP-A-0 515 259, les dents des roues polaires présentant latéralement chacune au moins un chanfrein antibruit. Ici chaque roue polaire comporte 7 dents. Bien entendu cela dépend des applications.
Les ventilateurs 8, 9 comportent par exemple deux séries de pales ou aubes 90 et 91 de longueur différente, comme visible à la figure 2, qui ménagent entre elles des canaux de ventilation. Les pales sont issues par découpe et pliage d'un flasque fixé, par exemple par soudage 92 ou tout autre moyen tel qu'un sertissage, sur la roue polaire 6, 7 concernée ; chaque roue présentant de manière précitée des dents axiales dirigées vers l'autre roue avec imbrication des dents d'une roue à l'autre pour formation de pôles magnétiques lorsque le bobinage 5 est activé grâce aux bagues collectrices du collecteur 3 chacune en contact avec un balai (non référencé) porté par un porte-balais 10 servant également de support à un régulateur de tension (non visible) relié électriquement aux balais.
Le régulateur est relié à un dispositif de redressement de courant 11, tel qu'un pont de diodes (dont deux sont visibles à la figure 1) lui-même relié aux sorties des phases dotées d'enroulements, que comporte le stator 12 de 1 ' alternateur entourant le rotor 4.
Ces ventilateurs 8, 9 s'étendent au voisinage respectivement d'un palier avant 13 et d'un palier arrière 14. Les paliers 13, 14 sont métalliques en étant ici à base d'aluminium. Les paliers 13, 14 comportent des pattes pour leur fixation sur une partie fixe du véhicule. C'est par l'intermédiaire des paliers que l'alternateur peut être relié à la masse. Ces paliers 13, 14 sont ajourés pour une ventilation interne de l'alternateur par l'intermédiaire des ventilateurs 8, 9 lorsque l'ensemble ventilateurs 8, 9 - rotor 4 - arbre 2 est entraîné en rotation par la poulie 1 reliée au moteur du véhicule automobile par un dispositif de transmission comportant au moins une courroie en prise avec la poulie 1. Cette ventilation permet de refroidir les enroulements du stator 12 et le bobinage 5 ainsi que le porte-balais 10 avec son régulateur et le dispositif de redressement 11. Le fluide de refroidissement, ici de l'air, traverse les différentes ouvertures des paliers 13, 14 et pénètre à 1 ' intérieur de la machine de manière connue en soi . Ce fluide balaye, par l'intermédiaire des ventilateurs 8,9, les chignons que comportent les enroulements du stator 12 de manière décrite ci-après. Ce fluide ressort ensuite avantageusement par des ouies radiales présentes sur les paliers arrière et/ou avant. Les deux paliers sont de forme creuse et comportent chacun un flasque transversal prolongé à sa périphérie externe par un rebord annulaire d'orientation axiale épaulé à son extrémité libre pour le montage à centrage d'un corps 18 que présente le stator 12. Un entrefer radial existe entre la périphérie externe des dents du rotor 4 et la périphérie interne du corps 18 du stator 12 porté par les paliers 13,14 formant un carter. Les flasques et les rebords des paliers sont ajourés pour circulation de l'air. Des ouvertures existent donc en regard des chignons du stator.
Le dispositif de redressement 11, le porte-balais 10, ainsi qu'un capot de protection ajouré 17, ici en matière plastique moulable, sont portés à fixation par le palier 14 de manière décrite ci-après en sorte que le ventilateur arrière 9 est plus puissant que le ventilateur avant 8 car il pourvoi au refroidissement de l'électronique de puissance et du stator. De manière connue, les paliers 13, 14 sont reliés entre eux, ici à l'aide de vis ou en variante de tirants non visibles, pour former un carter ou support destiné à être monté de manière précitée sur une partie fixe du véhicule.
Les paliers 13, 14 porte chacun centralement un roulement à billes 15, 16 pour supporter à rotation les extrémités avant et arrière de 1 ' arbre 2 traversant les paliers pour porter la poulie 1 et les bagues du collecteur
3. Ce collecteur est du type conventionnel . Plus précisément
(figures 2 et 3) les fils d'entrées 50 et de sortie 51 du bobinage 5 de ce rotor sont reliés au collecteur 3. De façon à pouvoir utiliser un collecteur classique, symétrique, déjà utilisé pour des alternateurs avec un nombre pair de paires de pôles, une disposition avantageuse est prévue, qui va maintenant être décrite en référence aux figures 2 et 3.
Comme expliqué plus haut, le rotor comprend deux roues polaires avant et arrière 6 et 7 portant chacune à leur périphérie des dents, référencées 71 à 77 en suivant la périphérie de la roue polaire arrière dans le sens de rotation normal du rotor 4 symbolisé par une flèche sur la figure 2. Chaque roue polaire comprend 7 dents puisque l'alternateur dans le premier mode de réalisation comprend 7 paires de pôles .
Les dents 71 à 77 de la roue polaire arrière sont séparées les unes des autres par des gorges 71' à 77' .
Le rotor 4 comprend également 2 crochets 78 et 78' portés par la face arrière de la roue polaire arrière 7. Ces crochets 78 et 78' sont situés à proximité de l'arbre 2 et sont diamétralement opposés par rapport à l' axe de l' arbre 2.
Ils sont électriquement reliés au collecteur 3.
Le fil d'entrée 50 relie le crochet 78 à la bobine 5. Il s'étend radialement à partir du crochet 78 jusqu'à la première gorge 71' .
Dans l'art antérieur, le fil de sortie 51 relie le crochet 78' à la bobine 5 en passant par un trou ménagé à la base de la dent 74, c'est-à-dire dans une direction exactement diamétralement opposée à la première gorge 71' . Les deux fils d'entrée et de sortie 50 et 51 sont symétriques par rapport à l'axe de rotation de la machine et ce dispositif s'adapte donc à un collecteur 3 classique.
Cette solution présente les inconvénients suivants . La section de passage du flux magnétique est diminuée par la présence du trou, et ce dans la partie la plus saturée du rotor, ce qui provoque une dégradation des performances de la machine .
Le montage de la bobine 5 est malaisé car il faut faire passer le fil de sortie 51 en aveugle dans le trou, ce qui risque d'entraîner de nombreux défauts de fabrication.
Enfin, le trou est situé à proximité de la masse, ce qui entraîne des risques de court-circuit. Selon une caractéristique, le fil de sortie 51 s'étend radialement à partir du crochet 78' jusqu'à une deuxième gorge, cette deuxième gorge étant la gorge 74' ou la gorge
75', ces deux gorges étant diamétralement opposées à la gorge 71' .
De préférence, le fil de sortie 51 passe par la gorge 75', car cette disposition est plus favorable pour l'accrochage au crochet 78' .
Cette disposition évite d'avoir à percer un trou dans le rotor et permet néanmoins de connecter les fils d'entrée et de sortie 50 et 51 à un collecteur 3 symétrique.
Des cabestans 79 sont situés dans les gorges 71' et 74'/75'. Ces cabestans 79 comprennent chacun une tige radiale solidaire du rotor par une extrémité, et un pavé monté à l'extrémité libre opposé.
Les fils d'entrée et de sortie 50 et 51 font chacun un tour des cabestans 79 respectivement situés dans les première et deuxième gorges 71' et 74'/75' avant de rejoindre la bobine 5. II est à noter que cette disposition des fils d'entrée et de sortie 50 et 51 impose de prévoir un passage pour les fils dans le ventilateur arrière 9.
Cette disposition peut bien évidemment être utilisée avec n' importe quel rotor comprenant un nombre de paires de pôles impairs. En variante le nombre de paires de pôle magnétiques est pair chaque roue polaire comportant 6 ou 8 dents .
Avantageusement le ventilateur arrière 9 comporte des dégagements 93 et 94 qui autorisent respectivement le passage des fils 50 et 51 entre le flasque de la roue polaire arrière et le ventilateur.
Bien entendu en variante (figure 4) l'alternateur est refroidi par un liquide, tel que l'eau du circuit de refroidissement du moteur à combustion interne du véhicule automobile. A la figure 4 l'alternateur est dépourvu de ventilateurs et le palier avant 130 se réduit à une simple plaque, tandis que le palier arrière 140, de forme creuse, présente des chambres 1400 et 1401 réalisées respectivement dans son rebord périphérique et dans son flasque arrière. Ces chambres sont reliées à des conduits de sortie et d'entrée de liquide de refroidissement dont l'un est visible en 1402. Ces conduits sont raccordés au circuit de refroidissement du moteur du véhicule automobile en sorte que de l'eau circule dans les chambres 1400 et 1401 pour évacuer les calories. L'alternateur peut avoir ainsi une plus grande puissance. On notera que des rainures hélicoïdales sont ménagées à la périphérie externe des dents du rotor comme décrit dans le document FR-A-2 774 524 pour couper les courants de Foucault. Bien entendu le corps 18 du stator est en variante en contact direct avec le liquide de refroidissement comme décrit dans le document FR-A-2 793 083. Bien entendu l'alternateur en variante est équipé de ventilateurs axiaux comme décrit dans le document FR 01 01526 déposé le 05/02/2001 en sorte que dans une variante de réalisation l'alternateur est refroidit par eau et par air.
En variante le rotor est à pôles saillants avec intégration d'aimants permanents dans le rotor comme décrit dans le document FR 01 00122 déposé le 05/01/2001. Dans ce cas les logements des aimants sont fermés à chacune de leurs extrémités par une pièce de maintien amagnétique. Le rotor comporte alors plusieurs bobinages d'excitation enroulés autour des pôles saillants ; le rotor comportant un paquet de tôles. Bien entendu l'alternateur peut comporter un rotor doté de deux bobinages d'excitation chaque bobinage étant monté entre les deux flasques de deux roues polaires comme dans les figures 1 et 4. Dans ce cas on double le nombre de roues polaires ; deux paires de roues paires étant alors prévues. De manière connue le corps 18 du stator 12 consiste en un paquet de tôles à encoches formant des rainures pour le montage des enroulements d'induit du stator. Chaque enroulement comporte des éléments électriquement conducteurs isolés les uns des autres et traversant le corps du stator pour former à l' extérieur de ce corps des réseaux formant des chignons s'étendant en saillie de part et d'autre du corps 18. Les enroulements sont constitués de fils en variante d'éléments électriquement conducteurs, tel que des épingles. Les enroulements du stator appartiennent à des bobinages d'induit de deux sources d'alimentation électriques, qui sont toutes deux montées entre la masse et une ligne d'alimentation du réseau de bord du véhicule automobile. A ces bobinages sont associés des ponts d'éléments redresseurs appartenant au dispositif de redressement 11. Ainsi qu'on le sait lorsque l'arbre 2 de l'alternateur est entraîné en rotation par le moteur du véhicule via la poulie 1- bobinage 5 du rotor excité -, le stator avec ses bobinages d'induit forme un induit, qui génère un courant d'induit alternatif redressé en courant continu par le dispositif de redressement 11 pour alimenter les consommateurs du véhicule et recharger la batterie du véhicule. Les bobinages d'induit sont reliés au dispositif de redressement de courant pour travailler en série et en parallèle comme décrit dans le document WO 01/76052 auquel on se reportera pour plus de précisions.
Plus précisément les enroulements des bobinages d' induit appartiennent à dispositif d'alimentation électrique, notamment pour réseau de bord de véhicule automobile, comportant au moins deux sources d'alimentation qui sont toutes deux montées entre la masse et une ligne d'alimentation et qui comprennent chacune au moins un bobinage d'induit et un pont d'éléments redresseurs. Ces deux sources comportent l'une un pont auxiliaire d'éléments redresseurs de type positif, l'autre un pont auxiliaire d'éléments redresseurs de type négatif, des moyens reliés à 1 'un et à 1 'autre de ces deux ponts étant aptes à être commandés pour :
- dans un premier état, relier en série les deux ponts auxiliaires, la tension redressée fournie à la ligne d'alimentation étant alors la somme des tensions fournies par le ou les bobinages d' induit de chacune des deux sources et redressées,
- dans un deuxième état, bloquer la liaison entre les deux ponts auxiliaires, les deux sources alimentant alors en parallèle la ligne d'alimentation.
Un tel dispositif est avantageusement complété par les différentes caractéristiques suivantes :
- les deux sources sont des sources triphasées ; - un moyen de commande est un interrupteur commandable interposé entre les deux ponts auxiliaires ; un moyen de commande est une diode commandée interposée entre les deux ponts auxiliaires ;
- un moyen de commande est un transistor de type CMOS interposé entre les deux ponts auxiliaires ;
- un moyen de commande comporte des diodes commandées qui constituent des éléments redresseurs de l'un et/ou de l'autre des deux ponts auxiliaires ;
- les diodes des deux ponts auxiliaires sont portées par un même support.
- les deux sources sont des sources synchrones, les éléments redresseurs des deux ponts auxiliaires étant reliés deux à deux et assurant la liaison entre les phases des deux sources qui se correspondent, les branches qui relient deux éléments redresseurs de l'un et l'autre des deux ponts auxiliaires étant deux à deux reliées par des moyens formant interrupteur, ces moyens formant interrupteur constituant le moyen de commande ; 0933
13 les deux sources sont des sources triphasées synchrones et le moyen de commande comporte au moins un interrupteur double.
- les deux bobinages d'induit consistent respectivement en un bobinage d'induit monté en triangle et en un bobinage d'induit monté en étoile.
- le bobinage d' induit monté en triangle comporte un nombre de spires par encoche égal au nombre de spires par encoche du bobinage ou enroulement d'induit monté en étoile que multiplie la racine carrée du nombre de phases de la machine électrique.
Bien évidemment, on peut également utiliser, de manière connue en soi, deux bobinages en triangle ou deux bobinages en étoile. Dans les figures 1 et 4 il est prévu deux sources triphasées comportant des bobinages d' induit associés à des ponts d'éléments de redressement. Les bobinages d'induit sont des bobinages de stator d'un même alternateur décrit ci- dessus. Les ponts comportent chacun deux demi-ponts de diodes, l'un positif, l'autre négatif. Ces ponts appartiennent au dispositif de redressement 11.
Chacune des deux sources est en outre associée à un pont auxiliaire d'éléments de redressement, tel que des diodes.
Un exemple de réalisation possible avec des sources triphasées est représenté sur la figure 5.
Les bobinages triphasés de la première source ont été référencés par Nil, N12, N13, tandis que ceux de la deuxième source ont été référencés par N21, N22 et N23.
Les diodes positives du pont PI associé à la première source ont été référencées par DU, D12, D13, tandis que ses diodes négatives ont été référencées par D14, D15 et D16.
Les diodes positives du pont P2 associé à la deuxième source ont quant à elles été référencées par D21, D22, D23, tandis que ses diodes négatives ont été référencées par D24, D25 et D26.
Les deux ponts auxiliaires, l'un de type positif, l'autre de type négatif, ont été référencés par Pauxι et Paυx2 - Les diodes du pont Pauxι sont reliées aux bobinages d'induits de la source 1 par leurs anodes, tandis que les diodes du pont PaUχ2 sont reliées aux bobinages d'induits de la source 2 par leurs cathodes. Un interrupteur I commandé est interposé entre les points Al et A2, qui sont respectivement le point auquel les diodes du pont Pauxι sont reliées par leurs cathodes et le point auquel les diodes du pont PauX2 sont reliées par leurs anodes.
Le fonctionnement d'un tel dispositif est le suivant. Dans le cas où l'interrupteur I est fermé, la tension V 1 mesurée au point Al est la tension redressée délivrée par la première source triphasée (source 1) .
La valeur de la tension s est alors la somme de V 1 et de V'2, où V'2 est la valeur de la tension redressée délivrée par la deuxième source triphasée (source 2) . La tension Vs étant supérieure à VI, les diodes positives du pont PI, à savoir DU, D12, D13, sont polarisées en inverse ; elles isolent par conséquent le système triphasé 1 de la tension de sortie Vs, le courant II étant par conséquent nul. Les diodes négatives du pont 2, à savoir D24, D25, D26, sont elles-mêmes polarisées par VI qui est supérieure à 0 ; elles sont donc également bloquées et isolent le système triphasé 2 de la masse.
Dès que l' interrupteur I est ouvert, les deux systèmes triphasés fonctionnent de nouveau en parallèle, le courant Is est alors la somme de II et de 12.
De nombreuses variantes de réalisation sont bien entendu envisageables . 50933
15 Notamment, l'interrupteur I peut être remplacé, soit par une diode commandée, soit par un transistor T du type CMOS comme représenté sur la figure 6.
Dans ce dernier cas, le transistor T du type CMOS doit être orienté de telle sorte que la diode intrinsèque qui lui est associée en parallèle par construction soit opposée aux diodes des deux ponts auxiliaires.
En variante le transistor T du type CMOS est remplacé par trois transistors Tl du type CMOS en parallèle pour diminuer la résistance interne, chaque transistor comportant une diode de roue libre.
Suivant une caractéristique de l'invention les ponts auxiliaires d'éléments redresseurs sont implantés centralement par rapport aux ponts redresseurs PI, P2 des deux sources. Les ponts PI, P2, dits ponts principaux, et les ponts auxiliaires sont portés par un support solidaire du palier arrière de l'alternateur. Les ponts auxiliaires sont implantés centralement en sorte qu'ils sont situés proche de l'axe X-X de rotation de la machine électrique tournante. Ainsi, la connexion des pont auxiliaires a vec les ponts redresseurs se trouve avantageusement facilitée.
Les diodes des ponts auxiliaires sont donc entourées par les diodes des ponts principaux.
A la figure 4 c'est le flasque, d'orientation transversale par rapport à l'axe X-X, du palier arrière 140 qui porte directement les ponts et donc le dispositif de redressement ; sachant que ce palier est refroidi par eau.
A la figure 1, suivant une caractéristique, c'est une plaque 300 qui porte le dispositif de redressement 11 en étant rapportée à fixation, par exemple à l'aide de colonnettes 301, sur le palier arrière 14. La plaque 300 est métallique, en étant avantageusement à base d'aluminium, et comporte une chambre 302 reliée à des conduits d'entrée et de sortie raccordés au circuit de refroidissement du moteur du véhicule automobile comme à la figure 4.
La plaque 300 présente localement, selon un mode de réalisation, une ouverture pour le logement dans son épaisseur de l'ensemble porte-balais-régulateur 10. La longueur des entretoises 301 est fonction de l'épaisseur de cet ensemble 10. Les entretoises permettent le passage de l'air. En variante la plaque 300 est dépourvue de canal 302, le refroidissement étant réalisé uniquement par la circulation d'air venant lécher la face avant de la plaque 300. La flèche Fm indique le sens d'écoulement du fluide de refroidissement qui entre radialement entre la face arrière du pallier arrière et la face avant de la plaque 300. Ensuite, ce fluide de refroidissement pénètre à l'intérieur de l'alternateur par les ouies d'entrée 1420 sous l'effet de l'aspiration crée par le ventilateur arrière 9. L'air ressort ensuite par des ouies radiales 1421 situées sur le palier arrière. Pour un meilleur refroidissement de la plaque 300, on peut combiner le refroidissement par liquide et par air. Avantageusement le capot 17 présente des ouvertures au voisinage de la face arrière de la plaque 300.
Les ponts principaux et auxiliaires sont donc plaqués sur la plaque 300 ou sur le palier arrière 14.
Ces ponts comportent ici des éléments redresseurs de courant sous forme de diodes. Ces diodes sont dans une forme de réalisation des diodes du type pressfit, c'est-à-dire montées par emmanchement à force dans des ouvertures ménagées dans des dissipateurs isolés électriquement et plaqués sur le palier arrière ou la plaque 300. Dans les figures 1 et 4 on voit deux de ces diodes emmanchées à force à la faveur d'un corps moleté sur un dissipateur, ici métallique, pour mieux évacuer la chaleur. Le dissipateur arrière 201 est dit dissipateur positif 201 car il est relié à la borne positive de la batterie du véhicule via la ligne d'alimentation des figures 5 ou 6, tandis que le dissipateur avant 202 est dit dissipateur négatif car il est relié à la masse du véhicule. En variante les diodes sont montées par soudage sur leur dissipateur associé. Ces diodes présentent des queues 209 dirigées vers l'arrière du palier 14 ou de la plaque 300 et traversent des ouvertures ménagées dans un connecteur 200. Ce connecteur présente un réseau de pistes électriquement conductrices noyées dans une matière électriquement isolante par sourmoulage. Les pistes présentent des pattes d'orientation axiales dénudées au niveau des queues 209 des diodes pour liaison par soudage avec celles-ci.
Le connecteur présente également des canons isolants 207 traversés par des organes de fixation, ici des vis 208, pour fixation du connecteur à la plaque 300 ou au palier 14. Chaque canon 207 est épaulé pour serrage des dissipateurs 202, 201 entre les épaulements des canons 207 et la face arrière de la plaque 300 ou du palier 14.
Bien entendu un isolant électrique 204 est intercalé entre les dissipateurs 202 et 201. De même un isolant électrique 203 peut être intercalé entre le dissipateur négatif 202 et la face arrière de la plaque ou du palier.
Le connecteur 200 présente également des pattes 211 pour fixation des extrémités des enroulements du stator appartenant aux bobinages d'induit comme visible à la figure 7.
Suivant une caractéristique la périphérie interne du dissipateur positif 201 est dentelée pour former des dégagements pour le passage des diodes négatives des ponts principaux PI et P2. Les diodes positives sont donc implantées sur un rayon supérieur à celui des diodes négatives . Les dissipateurs sont en forme de secteurs annulaires prolongés par des pattes de fixation 1422 pour logement entre celles-ci d'un support 400 à pattes pour sa liaison avec les ponts principaux. Ce support 400 porte ici les trois transistors Tl précités ainsi que le dispositif d' écrêtâge 500.
Ce dispositif 500 est du type de celui décrit dans le document EP-A- 1032 110 auquel on se reportera pour plus de précisions. Ce dispositif est associé au régulateur de tension et comporte un interrupteur de puissance commandé monté en série avec le bobinage d' excitation 5 du rotor 4. Cet interrupteur est commandé par des moyens sensibles à l'apparition d'une surtension à la sortie de l'alternateur pour bloquer cet interrupteur de puissance jusqu'à ce que la tension aux bornes de l'enroulement d'excitation 5 ait atteint une tension inverse de démagnétisation donnée.
Le porte-balais 10 fait saillie au centre du dispositif de redressement 11 comme visible à la figure 8 ; la plaque 300 ou le palier étant troués centralement. Avantageusement un revêtement céramique ou plasma pourra être utilisé comme protection des dissipateurs et assurer la tenue au brouillard salin et à la corrosion. Le module de puissance porté par le support 400 et comprenant les transistors Tl et le dispositif 500 est dans une variante de réalisation réalisé sur un substrat isolé du type SMI ou bien réalisé en solution power technologie.
On notera que le régulateur de tension et le dispositif de redressement 11 sont conformés ici pour travailler avec un réseau de bord de 42V.
En variante les ponts principaux et auxiliaires peuvent être réalisés en power technologie.
Plus précisément on regroupe l'ensemble des fonctions redressement de courant-commutation série parallèle sur un même ou plusieurs substrats permettant des reports de composants en puce nue. Ce concept est bien adapté lorsque la plaque 300 ou le palier arrière sont refroidis par eau. La figure 10 illustre cela. L'alternateur comporte ici deux sources de manière précitée soit six bobinages d' induit . On regroupe les 12 diodes en puce nue des ponts principaux et auxiliaires en six secteurs radiaux de trois diodes sur un même substrat ainsi que les trois transistors Tl et un ensemble 600 régulateur de tension-dispositif d' ëcrêtage.
Comme on l'aura compris, les diodes des dispositifs proposés peuvent être remplacées par des diodes du type ZENER avec une tension d'écrêtage appropriée ou encore avec des diodes dites SHOTT Y.
En variante, il est possible de remplacer avantageusement les bobinages triphasés de la deuxième source montés en triangle et référencés par N21, N22 et N23 dans la figure 3, par un bobinage monté en étoile. Les montages du type comportant 2 bobinages d'induit montés en triangles uniquement présentent un taux d'ondulation inférieur égal à 2 fois le nombre de phases de chaque bobinage d'induit, soit par exemple, un ordre 6 pour un bobinage triphasé. Bien entendu, dans tous les modes de réalisation décrits précédemment, les bobinages d'induits montés en étoile et en triangle sont interchangeables.
Bien entendu, l'invention peut également être mise en œuvre pour des alternateurs de véhicule automobile du type décrit précédemment mais comportant un stator bobiné avec des conducteurs de gros diamètre en forme de barres . Un tel bobinage de stator est décrit par exemple dans le document W0 92/06257. Ces conducteurs en forme de barres remplissent bien les encoches que comporte le corps du stator et se présentent généralement sous la forme d'épingles de section avantageusement ronde, carrée ou rectangulaire. Des conducteurs sous la forme de barres coudées peuvent par exemple remplacer avantageusement les épingles . Grâce à 1 ' invention, un tel stator bobiné avec de gros conducteurs en forme de barres pourra être refroidi aisément. L'agencement du stator dans le carter délimité par les paliers 13, 14 est avantageusement applicable aux alternateurs de véhicule automobile ou aux machines électriques de type "alterno-démarreurs" connus en soi qui sont aptes à fonctionner alternativement comme moteur de démarreur ou comme alternateur. Pour plus de précision, on se reportera à la demande FR-0003131 déposée le 10 mars 2000. Les figures 11 et 12 représentent des solutions avec des montages en triangle et un stator 12 comprenant un corps cylindrique 18 d'axe X-X' et deux séries de trois phases PI à P3 et P4 à P6 constituant deux séries de bobinage triphasé décalés de 30° électrique et se comportant comme un bobinage hexaphase vu du coté du dispositif de redressement. Pour simplifier, dans la suite de la description, par hexaphase il faudra comprendre deux séries de bobinage triphasé décalés de 30° électrique, chaque bobinage triphasé bobiné en étoile ayant un point neutre indépendant. Chaque phase PI à P6 est formée chacune par une pluralité d'éléments électriquement conducteurs 20 montés en série le long de la périphérie du stator 12 entre une entrée, respectivement El à E6, et une sortie, respectivement SI à S6, pour former au moins un enroulement de phase par phase. Comme le montre la figure 11, le corps cylindrique 18, appelé aussi paquet de tôles, comprend dans sa face radialement interne des encoches radiales L de réception d'au moins quatre éléments conducteurs de phase 20. Les éléments conducteurs 20 sont juxtaposés dans l'encoche L dans la direction radiale pour former au moins quatre couches d'éléments conducteurs Cl à C4, comme le montre la figure 13 dans le cas d' encoches à 4 éléments conducteurs .
Chaque élément conducteur 20 présente la forme d'une épingle s ' étendant entre deux encoches L et comportant une première branche qui est placée dans une encoche dans une couche prédéterminée, une seconde branche disposée dans une autre encoche dans une couche prédéterminée et, entre les deux branches, une tête formant un U vu dans la direction périphérique du stator.
Les têtes en U sont en général toutes disposées d'un premier côté axial du corps 18, formant un premier chignon.
Les branches des éléments conducteurs dépassent d'un second côté axial du corps 18 par des extrémités libres, chaque extrémité libre étant électriquement connectée à une extrémité libre d'une branche d'un autre élément conducteur, par exemple par soudage, formant ainsi les enroulements de phase. Les extrémités libres forment le second chignon.
La moitié des éléments conducteurs 20 engagés par leurs premières branches dans une première encoche L est engagée par leurs deuxièmes branches respectives dans une même deuxième encoche en formant chacun entre les deux encoches lesdits U. Les branches s'étendent toutes parallèlement à l'axe X-X' . Les éléments conducteurs 20, les entrées El à E6 et les sorties SI à S6 sont en forme de barres métalliques, typiquement en cuivre, typiquement de section rectangulaire, bien que d'autres formes de section puissent être envisagées comme des sections circulaires ou ovales. Les encoches L s'étendent sur toute la longueur axiale du corps 18. Elles sont radialement de forme oblongue et de type semi-fermé, comme on peut le voir sur la figure 13. Ces encoches L sont réparties circonférentiellement de manière régulière. Les éléments conducteurs 20 sont montés axialement par enfilage dans les encoches L. Elles peuvent également être montées radialement, les encoches L étant ensuite refermées par des cales ou par déformation plastique des bords de 1' encoche. Les portions intermédiaires en U sont vrillées pour pouvoir passer d'une branche située sur une couche à une branche située sur une couche de niveau différent . Chaque phase ou bobinage d'induit comporte donc deux enroulements. Toutes les dispositions décrites dans le document FR 01 13553 déposé le 19/10/2001 sont envisageables.

Claims

REVENDICATIONS
1. Alternateur, notamment pour véhicule automobile, comprenant un stator (12), un rotor (4) disposé à l'intérieur du stator (12) et portant au moins une bobine d'excitation (5) , le stator (12) comprenant plusieurs phases, dans lequel le stator comporte au moins deux bobinages d' induit reliés à un dispositif de redressement de courant (11) appartenant à un dispositif d'alimentation électrique notamment pour réseau de bord de véhicule automobile et dans lequel les bobinages d'induit appartiennent chacun à une source d'alimentation montée entre la masse et une ligne d'alimentation, chaque source comportant au moins un bobinage d' induit et un pont d'éléments redresseurs, tels que des diodes ; lesdites sources comportant l'une un pont auxiliaire d'éléments redresseurs de type positif, l'autre un pont auxiliaire d'éléments redresseurs du type négatif, des moyens reliés à l'un et à l'autre de ces deux ponts étant aptes à être commandés pour : dans un premier état, relier en série les deux ponts auxiliaires, la tension redressée fournie à la ligne d'alimentation étant alors la somme des tensions fournie par le ou les bobinages d' induit de chacune des deux sources et redressées, dans un deuxième état, bloquer la liaison entre les deux ponts auxiliaires les deux sources alimentant alors en parallèle la ligne d'alimentation, caractérisé en ce que les ponts auxiliaires d'éléments redresseurs sont implantés centralement par rapport aux ponts d'éléments redresseurs des deux sources et en ce que lesdits ponts sont portés par un support solidaire du palier arrière que comporte l'alternateur.
2. Alternateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que c'est le pont arrière (14) qui porte lui-même les ponts redresseurs .
3. Alternateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que, les ponts sont portés par une plaque (300) solidaire du palier arrière de l'alternateur.
4. Alternateur selon la revendication 2 ou 3 , caractérisé en ce que le palier arrière ou la plaque solidaire du palier arrière sont refroidis par eau.
5. Alternateur, notamment pour véhicule automobile, comprenant un stator (12), un rotor (4) disposé à l'intérieur du stator (12) et portant au moins une bobine d'excitation (5) , le stator (12) comprenant plusieurs phases, dans lequel le stator comporte au moins deux bobinages d'induit reliés à un dispositif de redressement de courant (11) appartenant à un dispositif d'alimentation électrique notamment pour réseau de bord de véhicule automobile et dans lequel les bobinages d'induit appartiennent chacun à une source d'alimentation montée entre la masse et une ligne d'alimentation ; chaque source comportant au moins un bobinage d'induit et un pont d'éléments redresseurs, tels que des diodes , lesdites sources comportant l'une un pont auxiliaire d'éléments redresseurs de type positif, l'autre un pont auxiliaire d'éléments redresseurs du type négatif, des moyens reliés à l'un et à l'autre de ces deux ponts étant aptes à être commandés pour : dans un premier état, relier en série les deux ponts auxiliaires, la tension redressée fournie à la ligne d'alimentation étant alors la somme des tensions fournie par le ou les bobinages d'induit de chacune des deux sources et redressées, dans un deuxième état, bloquer la liaison entre les deux ponts auxiliaires les deux sources alimentant alors en parallèle la ligne d'alimentation, caractérisé en ce que, les ponts d'éléments redresseurs présentent chacun des diodes, lesdites diodes étant regroupées par phase et portées par le palier arrière de 1'alternateur.
6. Alternateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens reliant l'un à l'autre les deux ponts auxiliaires consistent avantageusement en au moins un transistor du type CMOS interposé entre les deux ponts auxiliaires.
7. Alternateur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' il est prévu plusieurs transistors du type CMOS montés en parallèle.
8 Alternateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les transistors sont intégrés aux ponts d'éléments redresseurs en étant montés sur le palier arrière ou sur la plaque solidaire du palier arrière.
9. Alternateur selon la revendication 8 , caractérisé en ce qu'un dispositif d'écrêtage est associé aux ponts et aux transistors du type CMOS.
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