FR2717638A1 - Water-cooled alternator for motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne une machine électrique tournante. The present invention relates to a rotary electrical machine.
L'invention concerne notamment un alternateur de véhicule automobile. The invention relates in particular to a motor vehicle alternator.
Les machines électriques tournantes sont constituées pour l'essentiel d'un rotor et d'un stator qui comporte une enveloppe constituée par une jupe cylindrique annulaire et par un flasque radial d'extrémité traversé par l'arbre du rotor et qui délimite au moins en partie une enceinte à l'intérieur de laquelle le rotor est monté tournant. Rotating electrical machines essentially consist of a rotor and a stator which comprises a casing constituted by an annular cylindrical skirt and by a radial end flange traversed by the rotor shaft and which delimits at least in part of an enclosure inside which the rotor is mounted rotating.
Ce type de machine électrique tournante qui, en fonctionnement, dégage de la chaleur, est généralement refroidie par air. This type of rotating electrical machine which, in operation, generates heat, is generally air-cooled.
Un tel procédé de refroidissement faisant appel à un ou plusieurs ventilateurs externes et/ou à une circulation forcée d'air n'est pas entièrement satisfaisant dans la mesure où il est bruyant et insuffisant, notamment dans le cas d'un alternateur qui équipe un véhicule automobile, lorsque la machine doit posséder des performances élevées en fonctionnement dans un environnement de plus en plus chaud. Such a cooling method using one or more external fans and / or forced air circulation is not entirely satisfactory insofar as it is noisy and insufficient, in particular in the case of an alternator which equips a motor vehicle, when the machine must have high performance in operation in an increasingly hot environment.
Afin de résoudre ces problèmes, il a déjà été proposé d'adopter un refroidissement plus efficace et plus silencieux en utilisant par exemple une circulation d'eau ou d'huile à l'extérieur de la machine électrique tournante. In order to solve these problems, it has already been proposed to adopt a more efficient and quieter cooling by using for example a circulation of water or oil outside the rotary electric machine.
La machine comporte dans ce cas un boîtier qui entoure au moins partiellement le stator et qui délimite avec ce dernier au moins une chambre annulaire périphéri que de refroidissement remplie d'un fluide caloporteur tel que de l'eau ou de l'huile. In this case, the machine comprises a housing which at least partially surrounds the stator and which delimits with the latter at least one annular peripheral cooling chamber filled with a heat transfer fluid such as water or oil.
Selon une conception connue d'un tel type d'alternateur à refroidissement par eau, l'enveloppe du stator et le boîtier périphérique sont tous les deux réalisés sous la forme de pièces de fonderie. According to a known design of such a type of water-cooled alternator, the casing of the stator and the peripheral housing are both produced in the form of castings.
Cette solution présente plusieurs inconvénients. This solution has several drawbacks.
Elle est d'abord coûteuse dans la mesure où elle nécessite de réaliser différentes portées d'usinage sur les deux pièces afin de pouvoir réaliser, dans de bonnes conditions, l'étanchéité de la chambre périphérique de refroidissement au moyen de joints plats. It is firstly costly insofar as it requires carrying out different machining ranges on the two parts in order to be able, under good conditions, to seal the peripheral cooling chamber by means of flat seals.
Les usinages doivent également permettre de réaliser des portées de centrage réciproques des deux composants. The machining operations must also make it possible to achieve reciprocal centering ranges for the two components.
Cette solution a également pour inconvénient d'aboutir à un poids excessif de l'ensemble. This solution also has the disadvantage of leading to excessive weight of the assembly.
Enfin, le choix du matériau de moulage constitutif de l'enveloppe du stator, et son épaisseur minimale nécessaire à sa réalisation par moulage, ne permettent pas d'aboutir au meilleur compromis possible quant à une bonne capacité d'échange thermique entre l'enceinte du stator, et les autres composants électromagnétiques du stator avec le liquide de refroidissement contenu dans la chambre périphérique. Finally, the choice of the molding material constituting the casing of the stator, and its minimum thickness necessary for its production by molding, does not allow the best possible compromise to be reached as regards a good heat exchange capacity between the enclosure. of the stator, and the other electromagnetic components of the stator with the coolant contained in the peripheral chamber.
La présente invention a pour but de proposer une nouvelle conception d'une machine électrique tournante du type mentionné précédemment qui permet de remédier à ces inconvénients. The present invention aims to propose a new design of a rotary electric machine of the type mentioned above which overcomes these drawbacks.
Dans ce but, l'invention propose une machine électrique tournante caractérisée en ce que l'enveloppe du stator est une pièce en tôle réalisée par formage. For this purpose, the invention provides a rotary electric machine characterized in that the casing of the stator is a sheet metal part produced by forming.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention
- l'enveloppe du stator est réalisée par emboutissage
- l'extrémité axiale de la jupe de l'enveloppe du stator, opposée au flasque radial d'extrémité, se prolonge par une bride annulaire de fixation qui prend appui sur une face radiale annulaire d'extrémité du boîtier
- la bride annulaire de fixation comporte des moyens de centrage de l'enveloppe du stator à l'intérieur du boîtier
- les moyens de centrage sont constitués par une nervure annulaire de centrage formée dans la bride annulaire de fixation et qui est reçue dans une portée cylindrique complémentaire du boîtier
- le boîtier comporte une jupe cylindrique annulaire périphérique qui entoure la jupe de l'enveloppe du stator et une paroi radiale d'extrémité qui s'étend en regard du flasque radial d'extrémité de l'enveloppe du stator
- le boîtier est réalisé par moulage
- la paroi radiale d'extrémité du boîtier comporte une portée cylindrique centrale tubulaire traversée par une extrémité de l'arbre du rotor, et le flasque radial d'extrémité de l'enveloppe du stator comporte un trou central qui est traversé par la portée tubulaire du boîtier
- le stator comporte un noyau de stator et un enroulement statorique agencés le long de la paroi cylindrique interne de l'enveloppe du stator et ces éléments sont partiellement noyés dans un matériau de remplissage qui épouse le profil de la paroi interne cylindrique de l'enveloppe du stator
- le matériau de remplissage constitue une couche annulaire qui délimite une paroi latérale interne sensiblement cylindrique de l'enceinte
- la jupe cylindrique annulaire de l'enveloppe du stator comporte, au voisinage de son extrémité opposée au flasque radial d'extrémité, une série d'orifices à travers lesquels le matériau de remplissage s'étend pour constituer une nervure annulaire de centrage qui coopère avec la paroi cylindrique interne de la jupe périphérique du boîtier
- la machine comporte un couvercle de fermeture de l'extrémité ouverte de l'enveloppe du stator qui comporte une partie centrale cylindrique traversée par une extrémité de l'arbre du rotor
- la face radiale interne du couvercle comporte des moyens de centrage du couvercle qui coopèrent avec la portion d'extrémité libre de la paroi latérale interne cylindrique de l'enceinte délimitée par la couche de matériau de remplissage
- la bride de fixation de l'enveloppe du stator est montée serrée axialement entre la face radiale annulaire d'extrémité du boîtier et une portion en vis-àvis de la face radiale interne du couvercle. According to other features of the invention
- the stator casing is made by stamping
- the axial end of the skirt of the stator casing, opposite the radial end flange, is extended by an annular fixing flange which bears on an annular radial end face of the housing
the annular fixing flange comprises means for centering the casing of the stator inside the housing
- the centering means consist of an annular centering rib formed in the annular fixing flange and which is received in a complementary cylindrical bearing of the housing
the housing comprises a peripheral annular cylindrical skirt which surrounds the skirt of the stator casing and a radial end wall which extends opposite the radial end flange of the stator casing
- the housing is made by molding
- The radial end wall of the housing has a central tubular cylindrical seat crossed by one end of the rotor shaft, and the radial end flange of the stator casing has a central hole which is crossed by the tubular seat of the case
- The stator has a stator core and a stator winding arranged along the internal cylindrical wall of the stator casing and these elements are partially embedded in a filling material which matches the profile of the cylindrical internal wall of the casing stator
- the filling material constitutes an annular layer which delimits a substantially cylindrical internal side wall of the enclosure
the annular cylindrical skirt of the stator casing comprises, in the vicinity of its end opposite to the radial end flange, a series of orifices through which the filling material extends to form an annular centering rib which cooperates with the internal cylindrical wall of the peripheral skirt of the housing
- the machine has a cover for closing the open end of the stator casing which has a cylindrical central part crossed by one end of the rotor shaft
the internal radial face of the cover comprises means for centering the cover which cooperate with the free end portion of the cylindrical internal side wall of the enclosure delimited by the layer of filling material
- The stator housing fixing flange is mounted axially clamped between the annular radial end face of the housing and a portion opposite the internal radial face of the cover.
L'invention propose également un alternateur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est réalisé conformément aux enseignements de l'invention relatifs à la conception d'une machine électrique tournante. The invention also provides a motor vehicle alternator, characterized in that it is produced in accordance with the teachings of the invention relating to the design of a rotary electrical machine.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels
- La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un premier mode de réalisation d'un alternateur de véhicule automobile conforme aux enseignements de l'invention ; et
- la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 illustrant un second mode de réalisation d'un alternateur conforme aux enseignements de l'invention.Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows for the understanding of which reference will be made to the accompanying drawings in which
- Figure 1 is an axial sectional view of a first embodiment of a motor vehicle alternator according to the teachings of the invention; and
- Figure 2 is a view similar to that of Figure 1 illustrating a second embodiment of an alternator according to the teachings of the invention.
L'alternateur 10 illustré sur les figures comporte un rotor 12 constitué notamment d'une série de roues polaires 14A et 14B qui sont liées en rotation à l'arbre tournant 16 du rotor 12. The alternator 10 illustrated in the figures comprises a rotor 12 consisting in particular of a series of pole wheels 14A and 14B which are linked in rotation to the rotating shaft 16 of the rotor 12.
Le rotor 12 est monté tournant à l'intérieur d'un stator 18. The rotor 12 is mounted rotating inside a stator 18.
Conformément aux enseignements de l'invention, le stator 18 comporte une enveloppe de stator 20 qui est réalisée sous la forme d'une pièce en tôle emboutie qui présente une forme générale de pot. In accordance with the teachings of the invention, the stator 18 comprises a stator casing 20 which is produced in the form of a piece of stamped sheet metal which has a general shape of pot.
L'enveloppe 20 est constituée pour l'essentiel par une jupe cylindrique annulaire 22 qui se prolonge, à son extrémité axiale de droite en considérant les figures, par un flasque radial d'extrémité 24 constituant le fond de l'enveloppe en forme de pot. The envelope 20 is essentially constituted by an annular cylindrical skirt 22 which is extended, at its axial right end by considering the figures, by a radial end flange 24 constituting the bottom of the pot-shaped envelope .
L'extrémité axiale opposée, à gauche en considérant les figures, de l'enveloppe 22 comporte une bride annulaire radiale 26 réalisée venue de matière avec l'enveloppe 20. The opposite axial end, on the left considering the figures, of the envelope 22 comprises a radial annular flange 26 produced integrally with the envelope 20.
L'enveloppe 20 du stator 18 est montée à l'intérieur d'un boîtier 28 qui est réalisé sous la forme d'une pièce de fonderie qui présente également une forme générale de pot. The casing 20 of the stator 18 is mounted inside a casing 28 which is produced in the form of a foundry piece which also has a general pot shape.
Le boîtier 28 est pour l'essentiel constitué par une jupe cylindrique annulaire périphérique 30 qui entoure la jupe 22 de l'enveloppe 20 avec un jeu radial de manière à délimiter entre elles une chambre annulaire périphérique de refroidissement 32 qui peut par exemple être remplie d'eau de refroidissement. The housing 28 is essentially constituted by a peripheral annular cylindrical skirt 30 which surrounds the skirt 22 of the casing 20 with a radial clearance so as to delimit between them an annular peripheral cooling chamber 32 which can for example be filled with 'cooling water.
L'extrémité axiale de droite de la jupe 30 du boîtier 28, en considérant les figures, se prolonge par une paroi radiale d'extrémité 34 qui s'étend dans un plan radial en regard du flasque radial d'extrémité 24 de l'enveloppe 20. The right axial end of the skirt 30 of the housing 28, considering the figures, is extended by a radial end wall 34 which extends in a radial plane opposite the radial end flange 24 of the casing 20.
La partie centrale de la paroi radiale d'extrémité 34 comporte une portée cylindrique tubulaire 36, réalisée venue de matière par moulage, qui est traversée par une première extrémité 38 de l'arbre 16 du rotor 12 avec interposition d'un palier à roulement à billes 40. The central part of the radial end wall 34 has a tubular cylindrical bearing surface 36, produced integrally by molding, which is crossed by a first end 38 of the shaft 16 of the rotor 12 with the interposition of a rolling bearing with balls 40.
Un joint d'étanchéité en forme de disque plat 42 est interposé entre les faces radiales en vis-à-vis du flasque 24 et de la paroi 34. A gasket in the form of a flat disc 42 is interposed between the radial faces facing the flange 24 and the wall 34.
Le flasque 24, la paroi 34 et le joint 42 sont traversés par différents trous et orifices permettant d'une part le passage de fils électriques reliant des composants du stator au pont redresseur 44 qui est fixé sur la face externe 46 de la paroi radiale d'extrémité 34 et, d'autre part, le passage d'une circulation interne d'air de refroidissement qui est forcée par un ventilateur hélicoïde 48. The flange 24, the wall 34 and the gasket 42 are crossed by different holes and orifices allowing on the one hand the passage of electric wires connecting components of the stator to the rectifier bridge 44 which is fixed on the external face 46 of the radial wall d end 34 and, on the other hand, the passage of an internal circulation of cooling air which is forced by a helical fan 48.
Le centrage de l'enveloppe 20 du stator 18 à l'intérieur du boîtier 28 est réalisé au moyen d'une nervure annulaire 50 qui est formée dans la bride 26 et qui est reçue dans une portée de centrage 52 usinée dans la paroi interne de la jupe périphérique 30 du boîtier 28, à proximité de la face radiale annulaire d'extrémité 54 de ce dernier. Centering of the casing 20 of the stator 18 inside the housing 28 is achieved by means of an annular rib 50 which is formed in the flange 26 and which is received in a centering surface 52 machined in the internal wall of the peripheral skirt 30 of the housing 28, near the annular radial end face 54 of the latter.
Un joint annulaire plan d'étanchéité 56 est interposé entre les portions en vis-à-vis de la face d'extrémité 54 du boîtier 28 et de la bride 26. An annular sealing plane seal 56 is interposed between the portions facing the end face 54 of the housing 28 and the flange 26.
Le serrage axial de l'enveloppe 20 du stator 18 dans le boîtier 28, afin d'assurer une parfaite étanchéité de la chambre périphérique de refroidissement 32, est assuré au moyen d'une série de vis 58, dont l'une est illustrée sur les figures, avec interposition de la partie annulaire périphérique 60 d'un couvercle 62 de fermeture de l'enceinte 13 du stator 18 dans laquelle tourne le rotor 12. The axial tightening of the casing 20 of the stator 18 in the housing 28, in order to ensure perfect sealing of the peripheral cooling chamber 32, is ensured by means of a series of screws 58, one of which is illustrated on the figures, with the interposition of the peripheral annular part 60 of a cover 62 for closing the enclosure 13 of the stator 18 in which the rotor 12 rotates.
Le couvercle 62 en forme de flasque radial est réalisé sous la forme d'une pièce de fonderie qui comporte une portée centrale 64 qui est traversée par une extrémité 66 de l'arbre 16 du rotor 12 avec interposition d'un palier à roulement à billes 68. The cover 62 in the form of a radial flange is produced in the form of a casting piece which has a central bearing surface 64 which is crossed by one end 66 of the shaft 16 of the rotor 12 with the interposition of a ball bearing 68.
Selon une conception connue, le stator 18 comporte également, agencés le long de la paroi cylindrique interne 70 de la jupe 22 de l'enveloppe 20, un noyau de stator 72 et un enroulement statorique 73. According to a known design, the stator 18 also comprises, arranged along the internal cylindrical wall 70 of the skirt 22 of the casing 20, a stator core 72 and a stator winding 73.
Conformément aux enseignements de l'invention, ces composants 72 et 73 sont noyés dans un matériau de remplissage 74 qui est par exemple constitué par une résine. In accordance with the teachings of the invention, these components 72 and 73 are embedded in a filling material 74 which is for example constituted by a resin.
Préalablement à sa mise en place à l'intérieur du boîtier 28, l'enveloppe 20 du stator 18 est équipée du noyau 72 et de l'enroulement 73 et il est procédé au moulage de la couche interne cylindrique annulaire de matériau de remplissage 74, cette opération étant réalisée dans un moule dont le noyau permet de réaliser une paroi latérale interne 76 cylindrique qui permet notamment de définir un entrefer précis entre le noyau de stator 72 et les roues polaires 14A et 14B. Prior to its installation inside the housing 28, the casing 20 of the stator 18 is fitted with the core 72 and the winding 73 and the annular cylindrical inner layer of filling material 74 is molded, this operation being carried out in a mold, the core of which makes it possible to produce a cylindrical internal side wall 76 which in particular makes it possible to define a precise air gap between the stator core 72 and the pole wheels 14A and 14B.
Comme on peut le voir sur lapartie gauche de la figure 1, le couvercle 62 est centré à l'intérieur de la partie axiale d'extrémité de gauche de la paroi cylindrique 76 de la couche de matériau de surmoulage 74 par l'intermédiaire d'une portée de centrage 78 réalisée venue de matière par moulage avec le couvercle 62 et qui s'étend axialement vers l'intérieur depuis la face radiale interne 80 de ce dernier. As can be seen in the left part of FIG. 1, the cover 62 is centered inside the axial end part of the left of the cylindrical wall 76 of the layer of overmolding material 74 by means of a centering surface 78 produced integrally by molding with the cover 62 and which extends axially inwards from the internal radial face 80 of the latter.
Afin d'économiser la quantité de matériau de remplissage, il est possible d'agencer une bague métallique ou en matière plastique 82 entre l'enroulement statorique 74 et la paroi interne 70 de la jupe 22 de l'enveloppe 20 qui constitue également une butée axiale pour le positionnement du noyau 72 du stator. In order to save the quantity of filling material, it is possible to arrange a metal or plastic ring 82 between the stator winding 74 and the internal wall 70 of the skirt 22 of the casing 20 which also constitutes a stop. axial for positioning the core 72 of the stator.
On peut également voir sur la figure 1 que la face radiale interne 80 du couvercle 62 constitue une surface d'appui pour une portion annulaire en vis-à-vis 82 formée à l'extrémité axiale de la couche annulaire de matériau de remplissage 74. It can also be seen in FIG. 1 that the internal radial face 80 of the cover 62 constitutes a bearing surface for an annular facing portion 82 formed at the axial end of the annular layer of filling material 74.
On décrira maintenant la variante de réalisation illustrée sur la figure 2 sur laquelle des chiffres de référence désignent des composants identiques ou similaires à ceux illustrés sur la figure 1. The variant embodiment illustrated in FIG. 2 will now be described in which reference numerals designate components identical or similar to those illustrated in FIG. 1.
Dans cette variante, le centrage de l'enveloppe 20 du stator 18 est réalisé par une nervure annulaire 84 réalisée en matériau de remplissage 74. In this variant, the casing 20 of the stator 18 is centered by an annular rib 84 made of filling material 74.
A cet effet, la portion d'extrémité axiale, de gauche en considérant la figure 2, de la jupe 22 de l'enveloppe 20 comporte une série de trous 86 qui permettent le passage du matériau de remplissage 74, lors de l'opération de surmoulage décrite précédemment afin de réaliser la nervure 84 venue de matière avec la couche interne de matériau 74. To this end, the axial end portion, on the left when considering FIG. 2, of the skirt 22 of the casing 20 comprises a series of holes 86 which allow the passage of the filling material 74, during the operation of overmolding described above in order to produce the rib 84 made of material with the internal layer of material 74.
L'opération de surmoulage est bien entendu effectuée dans un moule qui permet de conformer la nervure 84 et de lui conférer notamment une surface cylindrique externe de portée 88 qui, lors du montage du stator 18 dans l'enveloppe 28 est reçue dans une surface cylindrique interne de portée 52. The overmolding operation is of course carried out in a mold which makes it possible to conform the rib 84 and to give it in particular an external cylindrical surface of bearing 88 which, during the mounting of the stator 18 in the casing 28 is received in a cylindrical surface internal scope 52.
Claims (15)
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| FR9403173A FR2717638B1 (en) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | Water-cooled motor vehicle alternator. |
Applications Claiming Priority (1)
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| FR9403173A FR2717638B1 (en) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | Water-cooled motor vehicle alternator. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| FR2717638A1 true FR2717638A1 (en) | 1995-09-22 |
| FR2717638B1 FR2717638B1 (en) | 1996-04-26 |
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ID=9461175
Family Applications (1)
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| FR9403173A Expired - Lifetime FR2717638B1 (en) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | Water-cooled motor vehicle alternator. |
Country Status (1)
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