FR2515893A1 - ALTERNATOR WITH MOTOR FAN, FOR MOTOR VEHICLE - Google Patents
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Abstract
Description
ALTERNATEUR AVEC MOTOVENTILATEUR, POUR VéHICULE AUTOMOBILE
La présente invention concerne des perfectionnements apportés à la ventilation d'un alternateur destiné à l'alimentation électrique de véhicules automobiles.ALTERNATOR WITH MOTOR FAN, FOR MOTOR VEHICLE
The present invention relates to improvements made to the ventilation of an alternator intended for the electrical supply of motor vehicles.
De façon classique, la ventilation d'un alternateur de véhicules automobiles est assurée au moyen d'une roue de ventilateur clavetée sur l'arbre de rotor. Cette roue est généralement placée à l'extérieur de l'alternateur, entre le flasque avant du stator et la poulie d'entratnement de l'alternateur. Conventionally, the ventilation of a motor vehicle alternator is ensured by means of a fan wheel keyed onto the rotor shaft. This wheel is generally placed outside the alternator, between the front flange of the stator and the alternator drive pulley.
Avec un tel système, lorsque ltalternateur ne débite pas et qu'il est entratné en rotation par le moteur à explosion associé, la roue de ventilateur tourne pratiquement en pure perte puisque les besoins en refroidissement de l'alternateur sont fonction de la puissance demandée audit alternateur. L'entratnement de la roue de ventilateur provoque dans ce cas une perte de puissance non négligeable pouvant atteindre 200 watts à un fort régime de rotation. With such a system, when the alternator does not flow and it is rotated by the associated internal combustion engine, the fan wheel turns practically in pure loss since the cooling requirements of the alternator are a function of the power requested at said audit alternator. In this case, the fan wheel drive causes a significant loss of power which can reach 200 watts at a high rotation speed.
On a donc proposé, pour éviter les pertes susmentionnées, d'arrêter ou,à tout le moins, de réduire la vitesse du ventilateur lorsque la ventilation n' est pas requise. On peut ainsi, comme ltenseigne le brevet allemand 292 873, monter à pivotement libre la roue de ventilateur autour de l'arbre de rotor, l'entratnement en rotation de la roue etant assuré par couplage magnétique grace au champ magnétique de fuite de l'alternateur associé. Ce couplage magnétique permet d'assurer une adaptation de la ventilation à la puissance demandée à l'alternateur, c'est-à-dire à ses besoins de refroidissement. En effet, le courant d'excitation dans le bobinage du rotor est d'autant plus fort que la puissance utile demandée à l'alternateur est grande.Or, le couplage magnétique entre la roue de ventilateur et le rotor de l'al-
ternateur est fonction du champ magnétique de fuite et, par
suite, du courant d'excitation dans le bobinage de rotor. It has therefore been proposed, in order to avoid the aforementioned losses, to stop or, at the very least, to reduce the fan speed when ventilation is not required. It is thus possible, as shown in the German patent 292 873, to mount the fan wheel freely pivoting around the rotor shaft, the rotational drive of the wheel being ensured by magnetic coupling thanks to the magnetic leakage field of the associated alternator. This magnetic coupling makes it possible to adapt the ventilation to the power requested from the alternator, that is to say to its cooling needs. Indeed, the excitation current in the rotor winding is higher the higher the useful power requested from the alternator. However, the magnetic coupling between the fan wheel and the rotor of the
ternator is a function of the leakage magnetic field and, by
next, excitation current in the rotor winding.
Par conséquent, pour une vitesse donnée de l'alternateur, la vitesse de la roue de ventilateur est fonction de la puissance utile demandée à l'alternateur.Consequently, for a given speed of the alternator, the speed of the fan wheel is a function of the useful power requested from the alternator.
Toutefois, ce mode de couplage entre le rotor de l'alternateur et la roue de ventilateur ne donne pas entièrement satisfaction, car le champ magnétique de fuite s'avère insuffisant pour assurer un bon refroidissement lorsque la puissance demandée à l'alternateur est élevée. However, this mode of coupling between the alternator rotor and the fan wheel is not entirely satisfactory, since the magnetic leakage field turns out to be insufficient to ensure good cooling when the power demanded from the alternator is high.
La présente invention a pour but de remédier à l'inconvénient précité. Selon l'invention, la roue de ventilateur, qui est montée ou non autour de l'arbre de rotor, est entrarnée en rotation par un moteur électrique. Lorsque l'alternateur ne débite pas, le moteur de la roue de ventilateur est arrêté, ce qui supprime totalement la perte de puissance due à l'entrainement de la roue de ventilateur sur un alternateur de type classique, lorsque cet entraînement n'est pas utile.En outre, la modulation automatique de la vitesse de la roue de ventilateur en fonction de la température ou de la puissance demandée à l'alternateur peut être réalisée de façon particulièrement simple en alimentant son moteur d'entraînement par le courant sortant du régulateur de tension utilisé pour moduler le courant d'excitation de l'alternateur, afin de maintenir la tension de sortie de l'alternateur à une valeur fixe prédéterminée. Comme la puissance demandée à l'alternateur est fonction de son excitation, on voit qu'en alimentant le moteur de la roue de ventilateur avec le courant d'excitation modulé , on assure, de façon particulièrement simple une adaptation de la ventilation aux besoins de refroidissement de l'alternateur. The present invention aims to remedy the aforementioned drawback. According to the invention, the fan wheel, which is mounted or not around the rotor shaft, is rotated by an electric motor. When the alternator does not flow, the fan wheel motor is stopped, which completely eliminates the loss of power due to the drive of the fan wheel on a conventional type alternator, when this drive is not In addition, the automatic modulation of the speed of the fan wheel as a function of the temperature or of the power required from the alternator can be carried out in a particularly simple manner by supplying its drive motor with the current leaving the regulator. of voltage used to modulate the excitation current of the alternator, in order to maintain the output voltage of the alternator at a predetermined fixed value. As the power requested from the alternator is a function of its excitation, it can be seen that by supplying the motor of the fan wheel with the modulated excitation current, it ensures, in a particularly simple way, an adaptation of the ventilation to the needs of alternator cooling.
La présente invention a donc pour objet un alternateur destiné, notamment, à l'alimentation électrique de véhicules automobiles comportant au moins une roue de ventilateur dont la vitesse de rotation peut varier par rapport à celle de l'arbre du rotor, caractérisé par le fait que la roue de ventilateur est entraînée par un moteur électrique. The present invention therefore relates to an alternator intended, in particular, for the electrical supply of motor vehicles comprising at least one fan wheel whose speed of rotation can vary relative to that of the rotor shaft, characterized by the fact that the fan wheel is driven by an electric motor.
De préférence, la vitesse de rotation du moteur de la roue de ventilateur est modulée en fonction de la puissance demandée à l'alternateur associé. Cette modulation est avantageusement effectuée en alimentant le moteur d'entraSnement de la roue de ventilateur avec le courant sortant du régulateur de tension de l'alternateur, qui agit sur le courant d'excitation dudit alternateur. Preferably, the speed of rotation of the fan wheel motor is modulated as a function of the power requested from the associated alternator. This modulation is advantageously carried out by supplying the drive motor of the fan wheel with the current leaving the alternator voltage regulator, which acts on the excitation current of said alternator.
Dans un premier mode de réalisation, la roue de ventilateur n'est pas montée autour de l'arbre de rotor de lWal- ternateur. Dans une première variante, la roue de ventilateur et son moteur associé sont disposés à distance de l'alternateur. Dans ce cas, l'alternateur est équipé d'une buse dont une extrémité est reliée par une gaine souple à l'ensemble formé par la roue de ventilateur et son moteur associé. L'autre extrémité de la buse débouche au droit du flasque avant ajouré de l'alternateur. In a first embodiment, the fan wheel is not mounted around the rotor shaft of the generator. In a first variant, the fan wheel and its associated motor are arranged at a distance from the alternator. In this case, the alternator is equipped with a nozzle, one end of which is connected by a flexible sheath to the assembly formed by the fan wheel and its associated motor. The other end of the nozzle opens to the right of the perforated front flange of the alternator.
I1 y a lieu de noter que l'on a déjà assuré le refroidissement d'un alternateur de véhicule automobile au moyen d'une gaine souple aboutissant à une prise d'air extérieure. It should be noted that a motor vehicle alternator has already been cooled by means of a flexible sheath leading to an outside air intake.
Dans cette réalisation, la ventilation de l'alternateur était essentiellement fonction du déplacement du véhicule, de sorte que, si le véhicule était arreté et si l'alternateur débitait beaucoup (par exemple en cas d'allumage des phares), le refroidissement de l'alternateur n'était plus assuré. En outre, un tel système ne permet la régulation qu'autorise l'entraf- nement d'une roue de ventilateur au moyen d'un moteur électrique
Dans une deuxième variante du premier mode de réalisation de l'invention, l'ensemble formé par la roue de ventilateur et son moteur est porté par le stator de l'alternateur, ledit alternateur étant pourvu d'une buse dont une extrémité se trouve au droit de la roue de ventilateur et dont l'autre extrémité débouche sur le flasque avant ajouré dudit alternateur.Dans cette seconde variante, il n'est donc plus nécessaire de relier par une gaine souple, comme dans la première variante, le motoventilateur à la buse d'aspiration de l'alternateur.In this embodiment, the ventilation of the alternator was essentially a function of the movement of the vehicle, so that, if the vehicle was stopped and the alternator delivered a lot (for example in the event of the headlights being switched on), the cooling of the alternator was no longer insured. In addition, such a system does not allow the regulation that allows the driving of a fan wheel by means of an electric motor.
In a second variant of the first embodiment of the invention, the assembly formed by the fan wheel and its motor is carried by the stator of the alternator, said alternator being provided with a nozzle, one end of which is at the right of the fan wheel and the other end of which opens onto the perforated front flange of said alternator. In this second variant, it is therefore no longer necessary to connect by a flexible sheath, as in the first variant, the fan motor to the alternator suction nozzle.
Lorsque l'alternateur est du type comportant un induit fixe ou stator équipé d'un bobinage et un rotor inducteur porté par un arbre creux entrainé en rotation par le moteur à combustion interne associé, le moteur d'entrainement.de la roue de ventilateur, qui est porté par le stator est avantageusement disposé à l'intérieur de l'arbre creux précité. Un alternateur de ce genre est décrit de façon détaillée dans la demande de brevet français n0 80 24540 déposée le 19 novembre 1980. When the alternator is of the type comprising a fixed armature or stator equipped with a winding and an inductor rotor carried by a hollow shaft driven in rotation by the associated internal combustion engine, the drive motor of the fan wheel, which is carried by the stator is advantageously disposed inside the aforementioned hollow shaft. An alternator of this kind is described in detail in French patent application No. 80 24540 filed on November 19, 1980.
Dans un second mode de réalisation, la roue de ventilateur est montée à rotation autour de l'arbre de rotor de l'alternateur. Elle est avantageusement disposée, comme sur un alternateur classique, à l'extérieur de l'alternateur entre le flasque avant et la poulie d'entraînement de l'alternateur. In a second embodiment, the fan wheel is rotatably mounted around the alternator rotor shaft. It is advantageously arranged, as on a conventional alternator, outside the alternator between the front flange and the alternator drive pulley.
La roue de ventilateur est montée folle autour de l'arbre de rotor et n'est donc pas entratnée en rotation par ledit arbre.The fan wheel is mounted loose around the rotor shaft and is therefore not driven in rotation by said shaft.
Dans une première variante du second mode de réalisation de l'invention, le moteur de la roue de ventilateur consiste en un micromoteur porté par le flasque avant de l'alternateur et disposé au voisinage du palier dudit flasque. Dans cette première variante, la roue de ventilateur comporte un moyeu en forme de cuvette à la périphérie de laquelle sont raccordées des ailettes, le fond de la cuvette étant tourné du c8té de la poulie d'entraSnement de l'alternateur ; l'alésage de la roue de ventilateur, qui constitue le palier de ladite roue, fait saillie axialement à l'intérieur de la cuvette formée par le moyeu. Sur l'arbre de sortie du micromoteur est avantageusement fixé un pignon qui engrène avec une roue dentée emmanchée autour de l'alésage précité. In a first variant of the second embodiment of the invention, the motor of the fan wheel consists of a micromotor carried by the front flange of the alternator and arranged in the vicinity of the bearing of said flange. In this first variant, the fan wheel comprises a cup-shaped hub at the periphery of which fins are connected, the bottom of the cup being turned from the side of the alternator drive pulley; the bore of the fan wheel, which constitutes the bearing of said wheel, projects axially inside the cup formed by the hub. On the output shaft of the micromotor is advantageously fixed a pinion which meshes with a toothed wheel fitted around the aforementioned bore.
Dans une seconde variante du deuxième mode de réalisation de l'invention, le moteur de la roue de ventilateur est disposé à l'extérieur et à la périphérie de l'alternateur. Il est, par exemple, assujetti par vissage à une joue saillante équipant le flasque avant de l'alternateur. L'arbre de sortie du moteur est disposé du même côté que la partie saillante de l'arbre de rotor de l'alternateur et parallèlement à ce dernier. De préférence, sur l'arbre de sortie du moteur est fixé un tambour relié à l'alésage de la roue de ventilateur au moyen d'un lien flexible de transmission tel-qu'une courroie, un cible ou une channe Le lien flexible de transmission est avantageusement une courroie crantée. In a second variant of the second embodiment of the invention, the motor of the fan wheel is arranged outside and at the periphery of the alternator. It is, for example, subject by screwing to a projecting cheek fitted to the front flange of the alternator. The engine output shaft is arranged on the same side as and parallel to the protruding part of the alternator rotor shaft. Preferably, on the output shaft of the motor is fixed a drum connected to the bore of the fan wheel by means of a flexible transmission link such as a belt, a target or a chain. transmission is advantageously a toothed belt.
Dans cette seconde variante, le moyeu de la roue de ventilateur a avantageusement la forme d'une cuvette et l'alésage de la roue de ventilateur, qui constitue le palier de ladite roue, fait saillie axialement à l'extérieur de la cuvette précitée. In this second variant, the hub of the fan wheel advantageously has the shape of a cup and the bore of the fan wheel, which constitutes the bearing of said wheel, projects axially outside the aforementioned cup.
Entre l'alésage de la roue de ventilateur et l'arbre de rotor peut être inséré un roulement. Cependant, pour réduire l'encombrement de ce palier à roulement et pour éviter également les tramées dues au roulement, on préfere équiper la roue de ventilateur d'un palier lisse. Dans ce cas, l'alé- sage de la roue de ventilateur est avantageusement monté autour d'un manchon fixe assujetti sur le flasque avant de l'alternateur et entre le manchon précité et l'alésage de la roue de ventilateur est insérée une bague de palier. De cette façon, lorsque l'alternateur tourne et que le moteur de la roue de ventilateur est arrêté, il ne se produit pas de frottement entre l'arbre de l'alternateur et le palier lisse de la roue de ventilateur. A bearing can be inserted between the bore of the fan wheel and the rotor shaft. However, to reduce the size of this rolling bearing and also to avoid swirling due to rolling, it is preferred to equip the fan wheel with a smooth bearing. In this case, the bore of the fan wheel is advantageously mounted around a fixed sleeve fixed on the front flange of the alternator and between the aforementioned sleeve and the bore of the fan wheel is inserted a ring. landing. In this way, when the alternator is running and the fan wheel motor is stopped, there is no friction between the alternator shaft and the plain bearing of the fan wheel.
Dans les deux modes de réalisation ci-dessus mentionnés, l'écoulement du fluide refroidissant à travers l'alternateur peut se faire dans l'un ou l'autre des deux sens suivants on peut aspirer l'air ambiant du compartiment moteur par le flasque arrière de l'alternateur et l'extraire par la roue de ventilateur ; inversement, on peut, au moyen de la roue de ventilateur, souffler un flux d'air ambiant du compartiment moteur sur le flasque avant de l'alternateur, et faire sortir ce flux d'air par le flasque arrière de l'alternateur. In the two above-mentioned embodiments, the flow of the cooling fluid through the alternator can be done in one or the other of the following two directions, the ambient air from the engine compartment can be sucked in via the flange rear of the alternator and extract it by the fan wheel; conversely, it is possible, by means of the fan wheel, to blow an ambient air flow from the engine compartment onto the front flange of the alternator, and cause this air flow to exit through the rear flange of the alternator.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparartront à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif et se référant au dessin annexé dans lequel
- la figure 1 est une vue montrant un alternateur dont la ventilation est assurée au moyen d'un motoventilateur séparé, d'une gaine et d'une buse d'aspiration
- la figure 2 est une vue partiellement en coupe axiale, partiellement en élévation, montrant un alternateur dont la ventilation est assurée au moyen d'un motoventilateur et d'une buse d'aspiration ;;
- la figure 3 est une vue partiellement en coupe axiale, partiellement en élévation, montrant un alternateur dont le ventilateur, monté fou sur l'arbre de rotor, est en tramé par un micromoteur disposé au voisinage de l'arbre de rotor
- la figure 4 est une vue partiellement en coupe axiale, partiellement en élévation, montrant un alternateur dont le ventilateur, monté fou sur l'arbre de rotor, est entraîné par un moteur disposé à la périphérie du stator de l'alternateur
- la figure 5 représente une variante du mode de réalisation illustré par la figure 4, variante dans laquelle le palier à roulement de la roue de ventilateur est remplacé par un palier lisse
- la figure 6 est une vue schématique montrant l'ali- mentation électrique du motoventilateur, et
- la figure 7 est une coupe axiale d'un alternateur comportant un induit fixe et un rotor inducteur, le moteur de la roue de ventilateur étant logé à l'intérieur de l'abre creux du rot or inducteur.Other advantages and characteristics of the invention will appear on reading the following description, given by way of nonlimiting example and referring to the appended drawing in which
- Figure 1 is a view showing an alternator whose ventilation is ensured by means of a separate fan, a sheath and a suction nozzle
- Figure 2 is a view partially in axial section, partially in elevation, showing an alternator whose ventilation is ensured by means of a fan motor and a suction nozzle;
- Figure 3 is a view partially in axial section, partially in elevation, showing an alternator whose fan, mounted idly on the rotor shaft, is woven by a micromotor disposed in the vicinity of the rotor shaft
- Figure 4 is a view partially in axial section, partially in elevation, showing an alternator whose fan, mounted idly on the rotor shaft, is driven by a motor disposed at the periphery of the stator of the alternator
- Figure 5 shows a variant of the embodiment illustrated by Figure 4, variant in which the rolling bearing of the fan wheel is replaced by a plain bearing
FIG. 6 is a diagrammatic view showing the electrical supply of the fan, and
- Figure 7 is an axial section of an alternator comprising a fixed armature and an inductor rotor, the motor of the fan wheel being housed inside the hollow shaft of the inductor rot.
Sur la figure 1, on a désigné par 1 dans son ensemble un alternateur utilisé pour l'alimentation électrique d'un véhicule automobile. Le stator de l'alternateur comprend, de façon classique, un flasque avant 2 et un flasque arrière 3 porteurs chacun d'un palier qui supporte l'arbre 4 de rotor sur l'extrémité saillante de l'arbre 4 est clavetée une poulie 5 d'entraînement de l'alternateur. In Figure 1, designated by 1 as a whole an alternator used for the electrical supply of a motor vehicle. The alternator stator comprises, in a conventional manner, a front flange 2 and a rear flange 3 each carrying a bearing which supports the rotor shaft 4 on the protruding end of the shaft 4 a pulley 5 is keyed drive of the alternator.
Le refroidissement de l'alternateur 1 est assuré par un motoventilateur 6 placé à distance dudit alternateur, par exemple sur la joue de l'aile avant du véhicule. Le motoventilateur 6 de forme compacte est composé d'un moteur d'en traSnement 6a et d'une roue de ventilateur 6b ; il est centré à l'intérieur d'un fourreau 7 pourvu de deux pattes de fixation 8. Le flux d'air s'échappant par la tubulure de sortie 9 du fourreau 7 est canalisé et dirigé sur le flasque avant 2 au moyen d'une buse 10 et d'une gaine souple ll La gaine souple 11 est enfilée à l'une de ses extrémités autour de la tubulure de sortie 9 du fourreau 7 et à son autre extrémité autour de la tubulure d'entrée 12 de la buse 10. The alternator 1 is cooled by a fan 6 placed at a distance from said alternator, for example on the cheek of the front fender of the vehicle. The compact fan motor 6 is composed of a drive motor 6a and a fan wheel 6b; it is centered inside a sheath 7 provided with two fixing lugs 8. The air flow escaping through the outlet pipe 9 of the sheath 7 is channeled and directed on the front flange 2 by means of a nozzle 10 and a flexible sheath ll The flexible sheath 11 is threaded at one of its ends around the outlet tubing 9 of the sleeve 7 and at its other end around the inlet tubing 12 of the nozzle 10 .
La buse 10 est un élément rigide, par exemple en t81e emboutie, assujetti par vissage ou soudage contre le flasque avant 2 de l'alternateur 1. The nozzle 10 is a rigid element, for example in stamped t81e, secured by screwing or welding against the front flange 2 of the alternator 1.
La tubulure d'entrée 12 fait saillie sur la face avant 13 de la buse 10 ; elle est décalée radialement par rapport à l'alternateur 1 ; sur la partie de la face avant 13, qui est disposée au droit de l'alternateur 1, est percé un trou 14 pour le passage de l'arbre de rotor 4. Sur la face arrière sensiblement plane de la buse 10 est pratiquée une ouverture circulaire qui en constitue la sortie ; cette sortie est appliquée contre le flasque avant 2 de l'alternateur. Le flux d'air engendré par le motoventilateur 6 traverse > comme schématisé sur la figure 1, la gaine souple 11, la buse 12 puis pénètre par le flasque avant ajouré 2 à l'intérieur de l'al- ternateur 1 pour s'échapper enfin par le flasque arrière ajouré 3. Lorsque l'alternateur 1 ne débite pas, le motoventilateur 6 est arr8té. The inlet tube 12 projects from the front face 13 of the nozzle 10; it is offset radially relative to the alternator 1; on the part of the front face 13, which is arranged in line with the alternator 1, is drilled a hole 14 for the passage of the rotor shaft 4. On the substantially flat rear face of the nozzle 10 is made an opening circular which constitutes its exit; this output is applied against the front flange 2 of the alternator. The air flow generated by the fan 6 passes through> as shown diagrammatically in FIG. 1, the flexible sheath 11, the nozzle 12 and then enters through the perforated front flange 2 inside the alternator 1 to escape finally by the perforated rear flange 3. When the alternator 1 does not deliver, the fan 6 is stopped.
En se référant au schéma de la figure 6, on observe que le motoventilateur 6 est alimenté par le courant provenant d'un régulateur de tension 15 de l'alternateur 1. Le régulateur de tension 15 est un hacheur de courant qui module le courant moyen d'excitation dans le bobinage du rotor pour maintenir la tension de sortie de l'alternateur à une valeur fixe prédéterminée. Or, les besoins en refroidissement de l'alternateur 1 sont, bien entendu, fonction de son débit électrique qui est lui-mEme fonction de l'excitation ; et comme l'excitation est fonction du courant sortant du régulateur de tension 15, on voit que si l'on alimente par ce courant le motoventilateur 6, on peut moduler automatiquement la vitesse du motoventilateur en fonction des besoins en refroidissement de l'alternateur 1. Referring to the diagram in FIG. 6, it can be seen that the fan 6 is supplied with current coming from a voltage regulator 15 of the alternator 1. The voltage regulator 15 is a current chopper which modulates the average current excitation in the rotor winding to maintain the alternator output voltage at a predetermined fixed value. However, the cooling requirements of the alternator 1 are, of course, a function of its electrical flow rate which is itself a function of the excitation; and as the excitation is a function of the current leaving the voltage regulator 15, it can be seen that if this fan is supplied with this current 6, the speed of the fan can be automatically modulated as a function of the cooling requirements of the alternator 1 .
Dans la variante de la figure 2, le motoventilateur 20 constitué d'un moteur 20a et d'une roue de ventilateur 20b, est directement fixé sur le flasque avant ajouré 2 de l'alternateur 1. Il est disposé à l'intérieur d'un fourreau 21 à sortie d'air radiale 22 qui est assujetti sur l'entrée 23 d'une buse 24. La buse 24 a, par exemple, pour but de canaliser le flux d'air aspiré par le motoventilateur 20 disposé latéralement par rapport au flasque avant 2. In the variant of Figure 2, the fan 20 consisting of a motor 20a and a fan wheel 20b, is directly attached to the perforated front flange 2 of the alternator 1. It is arranged inside of a sheath 21 with a radial air outlet 22 which is fixed on the inlet 23 of a nozzle 24. The purpose of the nozzle 24 is, for example, to channel the flow of air sucked in by the fan 20 arranged laterally relative to front flange 2.
La buse 24 est de configuration plate ; sur sa face arrière 25 sont ménagées deux ouvertures circulaires, l'une 23 constitvuant la sortie de la buse, l'autre 26 son entrée disposée au droit du flasque avant 2. La face avant 27 de la buse 24 comporte, dans l'axe de l'alternateur, un trou circulaire permettant le passage de l'arbre de rotor 4 sur lequel est assujettie la poulie d'entraînement 5. En fonctionnement, la roue de ventilateur 20b permet d'aspirer l'air ambiant du compartiment moteur par le flasque arrière ajouré 3 de l'alternateur ; ce flux d'air aspiré traverse l'alternateur, puis pénètre à l'intérieur de la buse 24 pour être enfin rejeté à l'extérieur par les sorties 22. The nozzle 24 is of flat configuration; on its rear face 25 are formed two circular openings, one 23 constituting the outlet of the nozzle, the other 26 its inlet arranged in line with the front flange 2. The front face 27 of the nozzle 24 comprises, in the axis of the alternator, a circular hole allowing the passage of the rotor shaft 4 to which the drive pulley 5 is subjected. In operation, the fan wheel 20b makes it possible to draw ambient air from the engine compartment through the perforated rear flange 3 of the alternator; this flow of aspirated air passes through the alternator, then enters the interior of the nozzle 24 in order to be finally discharged outside via the outlets 22.
Par rapport au mode de réalisation de la figure 1, l'alternateur 1 de la figure 2, associé au motoventilateur 20 forme un ensemble plus compact permettant la suppression de la gaine souple entre le motoventilateur et la buse. Compared to the embodiment of Figure 1, the alternator 1 of Figure 2, associated with the fan 20 forms a more compact assembly allowing the removal of the flexible sheath between the fan and the nozzle.
Sur la figure 3, l'alternateur 30 comporte une couronne de stator 31 entourée d'un flasque avant 32 et d'un flasque arrière 33. Le palier du flasque avant 32 qui supporte l'arbre de rotor 34 est équipé d'un roulement 35. In FIG. 3, the alternator 30 includes a stator ring 31 surrounded by a front flange 32 and a rear flange 33. The bearing of the front flange 32 which supports the rotor shaft 34 is fitted with a bearing 35.
Sur l'arbre de rotor 34 se trouve disposé, en avant et à l'extérieur du flasque 32, une roue de ventilateur 36 et une poulie d'entraînement 47. La roue de ventilateur 36 comporte un moyeu 37 en forme de cuvette, à la périphérie de laquelle se raccorde des ailettes. Elle comprend également un alésage 38 faisant saillie à l'intérieur de la cuvette que forme le moyeu 37, le fond de ladite cuvette étant tourné du coté de la poulie d'entraînement 47. On the rotor shaft 34 is located, in front of and outside the flange 32, a fan wheel 36 and a drive pulley 47. The fan wheel 36 has a cup-shaped hub 37, the periphery of which the fins are connected. It also includes a bore 38 projecting inside the cup formed by the hub 37, the bottom of said cup being turned towards the drive pulley 47.
Entre l'arbre de rotor 34 et l'alésage 38 de la roue de ventilateur 36 est monté un roulement 39. Deux bagues de bu tée 48 sont insérées, d'une part, entre le roulement 39 de la roue de ventilateur 36 et la poulie d'entratnement 47 et, d'autre part, entre le roulement 39 et le roulement 35 du palier du flasque avant 32. Between the rotor shaft 34 and the bore 38 of the fan wheel 36 is mounted a bearing 39. Two stop rings 48 are inserted, on the one hand, between the bearing 39 of the fan wheel 36 and the drive pulley 47 and, on the other hand, between the bearing 39 and the bearing 35 of the bearing of the front flange 32.
La roue de ventilateur 36, montée folle autour de l'arbre de rotor 34, est entrafnée au moyen d'un micromoteur 40 porté par la paroi du flasque avant 32 ; le micromoteur 40 est disposé juste au voisinage de la cage du roulement 35 q Spant le flasque avant 32 ; il traverse la paroi ajourée du flasque 32 et son arbre de sortie est disposé parallèlement à l'arbre de rotor 34 de l'alternateur. Sur l'arbre de sortie du micromoteur 40 est claveté un pignon 41 qui engrène avec une roue dentée 42 montée autour de l'alésage 38 de la roue de ventilateur 36. Le pignon 41 et la roue dentée 42 associée sont avantageusement en matière plastique moulée. The fan wheel 36, mounted idle around the rotor shaft 34, is entrainée by means of a micromotor 40 carried by the wall of the front flange 32; the micromotor 40 is arranged just in the vicinity of the bearing cage 35 q Spant the front flange 32; it crosses the perforated wall of the flange 32 and its output shaft is arranged parallel to the rotor shaft 34 of the alternator. On the output shaft of the micromotor 40 is pinned a pinion 41 which meshes with a toothed wheel 42 mounted around the bore 38 of the fan wheel 36. The pinion 41 and the associated toothed wheel 42 are advantageously made of molded plastic .
Dans cet exemple, le micromoteur électrique 40 a une puissance de l'ordre de 10 watts ; sa vitesse de rotation est modulée en fonction des besoins en refroidissement de l'alternateur 30, c'est-à-dire en fonction de la puissance demandée. In this example, the electric micromotor 40 has a power of the order of 10 watts; its speed of rotation is modulated as a function of the cooling requirements of the alternator 30, that is to say as a function of the power demanded.
Cette régulation peut aussi entre réalisée en alimentant le micromoteur 40 avec le courant sortant du régulateur de tension de l'alternateur. Pour de grandes vitesses de l'alternateur 30, la roue de ventilateur 36 et, par suite, le micromoteur 40 peuvent être entraînés par frottement résiduel, ce qui peut engendrer sa ligne d'alimentation le reliant au régulateur de tension, des signaux électriques pouvant perturber le fonctionnement du régulateur de tension. Pour remédier à cet inconvénient, on peut disposer sur la ligne d'alimentation du micromoteur 40 une diode permettant le passage du courant vers le micromoteur 40 mais l'interdisant dans le sens inverse.This regulation can also take place by supplying the micromotor 40 with the current leaving the alternator voltage regulator. For high speeds of the alternator 30, the fan wheel 36 and, consequently, the micromotor 40 can be driven by residual friction, which can generate its supply line connecting it to the voltage regulator, electrical signals which can disturb the operation of the voltage regulator. To remedy this drawback, a diode can be placed on the supply line of the micromotor 40 allowing current to flow to the micromotor 40 but prohibiting it in the opposite direction.
On peut observer que l'ensemble représenté sur la figure 3 a un encombrement sensiblement équivalent à celui d'un alternateur de type classique dans lequel la roue de ventilateur se trouve clavetée sur l'arbre de rotor. It can be observed that the assembly shown in FIG. 3 has a space substantially equivalent to that of a conventional type alternator in which the fan wheel is keyed onto the rotor shaft.
Sur la figure 4 on a désigné par 50 dans son ensemble un alternateur pour véhicule automobile. Le stator de l'alternateur 50 est constitué d'une couronne 51 et de deux flasques avant et arrière 52, 53 montés de part et d'autre de la couronne 51. L'arbre de rotor 54 tourillonne à l'intérieur d'un roulement 55 équipant le flasque avant 52.Autour de l'arbre de rotor 54, en avant et à l'extérieur du flasque 52, sont montées une roue de ventilateur 56 et une poulie d'entraSne- ment 57 ; le moyeu 58 de la roue de ventilateur 56 a la forme d'une cuvette dont le fond est tourné du côté de la poulie d'entrarnement 57 ; l'alésage 59 de la roue de ventilateur qui constitue le palier de ladite roue, fait saillie axialement à l'extérieur de la cuvette formée par le moyeu 58 entre l'arbre de rotor 54 et l'alésage 59 de la roue est monté un roulement 60. Deux bagues de butée 61 sont disposées de part et d'autre du roulement 60 de la roue de ventilateur. In FIG. 4, an alternator for a motor vehicle has been designated by 50 as a whole. The stator of the alternator 50 consists of a crown 51 and two front and rear flanges 52, 53 mounted on either side of the crown 51. The rotor shaft 54 pivots inside a bearing 55 fitted to the front flange 52. Around the rotor shaft 54, in front of and outside the flange 52, are mounted a fan wheel 56 and a drive pulley 57; the hub 58 of the fan wheel 56 has the shape of a cup, the bottom of which is turned towards the side of the drive pulley 57; the bore 59 of the fan wheel which constitutes the bearing of said wheel, projects axially outside the cup formed by the hub 58 between the rotor shaft 54 and the bore 59 of the wheel is mounted a bearing 60. Two stop rings 61 are arranged on either side of the bearing 60 of the fan wheel.
La roue de ventilateur 56 est entraînée en rotation au moyen d'jan moteur électrique 70 assujetti par vissage à une joue latérale 71 du flasque avant 52 ; l'arbre de sortie du moteur 70 est situé du même côté que l'arbre-de rotor 54 et parallèlement à ce dernier. The fan wheel 56 is rotated by means of an electric motor 70 secured by screwing to a side flange 71 of the front flange 52; the output shaft of the motor 70 is located on the same side as the rotor shaft 54 and parallel to the latter.
Un tambour 72 est fixé sur l'arbre du moteur 70 l'alésage 59 de la roue de ventilateur 56 et le tambour 72 sont reliés entre eux par une courroie crantée 73. Cette dernière est disposée du côté du moteur 70, à l'intérieur d'un carter 90 pourvu d'une bordure déflectrice. Grâce à cette bordure déflectrice, la roue de ventilateur 56 permet le refroidissement non seulement de l'alternateur 50 mais encore du moteur 70 de la roue de ventilateur Par rapport à un moteur non ventilé d'une puissance comparable, le moteur ventilé 70 présente une taille plus réduite et son prix de revient est nettement plus faible. A drum 72 is fixed to the motor shaft 70 the bore 59 of the fan wheel 56 and the drum 72 are connected together by a toothed belt 73. The latter is disposed on the side of the motor 70, inside a casing 90 provided with a deflecting edge. Thanks to this deflecting edge, the fan wheel 56 allows the cooling not only of the alternator 50 but also of the motor 70 of the fan wheel. Compared to an unventilated motor of comparable power, the ventilated motor 70 has a smaller size and its cost is significantly lower.
Il est prévu un dispositif (non représenté) permettant d'arrêter le moteur 70 de la roue de ventilateur 56 lorsque l'alternateur 50 ne débite pas ; quand l'alternateur 50 débite, on peut aussi moduler la vitesse de rotation du moteur 70 en fonction des besoins en refroidissement de l'alternateur 50, en alimentant le moteur 70 par le courant sortant du régulateur de tension de l'alternateur. There is a device (not shown) for stopping the motor 70 of the fan wheel 56 when the alternator 50 does not deliver; when the alternator 50 outputs, it is also possible to modulate the rotation speed of the engine 70 as a function of the cooling requirements of the alternator 50, by supplying the engine 70 with the current leaving the alternator voltage regulator.
Sur la figure 5, on a représenté une variante du mode de réalisation décrit en liaison avec la figure 4. Dans cette variante le roulement 60 de la roue de ventilateur 56 est remplacé par une bague de palier 80 ; autour de la bague de palier 80 est monté l'alésage 59 de la roue de ventilateur 56. La bague de palier 80 est placée autour d'un manchon 81 entourant l'arbre de rotor 54 ; le manchon 81 est assujetti par vissage à la cage du roulement 55 équipant le flasque avant 52. A l'intérieur du marichon 81 et entre le roulement 55 du flasque avant 52 et la poulie d'entratnement 57 est interposée une bague de butée 83. In Figure 5, there is shown a variant of the embodiment described in connection with Figure 4. In this variant the bearing 60 of the fan wheel 56 is replaced by a bearing ring 80; around the bearing ring 80 is mounted the bore 59 of the fan wheel 56. The bearing ring 80 is placed around a sleeve 81 surrounding the rotor shaft 54; the sleeve 81 is fixed by screwing to the cage of the bearing 55 equipping the front flange 52. Inside the picker 81 and between the bearing 55 of the front flange 52 and the drive pulley 57 is interposed a stop ring 83.
Comme dans le mode de réalisation de la figure 4, on retrouve le moteur 70 assujetti à la périphérie de 1'alter nateur 50. De la même façon, le tambour 72 fixé sur l'arbre de sortie du moteur 70 est relié à l'alésage 59 de la roue de ventilateur 56 au moyen de la courroie crantée 73. As in the embodiment of FIG. 4, we find the motor 70 secured to the periphery of the alternator 50. Likewise, the drum 72 fixed on the output shaft of the motor 70 is connected to the bore 59 of the fan wheel 56 by means of the toothed belt 73.
La substitution d'un palier lisse équipé d'une bague 80 à un palier à roulement 60 présente l'avantage de réduire l'encombrement ainsi que les tramées engendrées par le roulement. En outre, le palier lisse n'est pas monté sur llar- bre de rotor mais autour du manchon 81 solidaire du flasque avant 52. I1 s'ensuit que, lorsque le moteur 70 est arrêté et que l'alternateur 60 tourne, il ne se produit pas de frottement entre le palier lisse de la roue de ventilateur 56 et l'arbre de rotor 54. The substitution of a plain bearing fitted with a ring 80 for a rolling bearing 60 has the advantage of reducing the size as well as the halftone generated by the bearing. In addition, the plain bearing is not mounted on the rotor shaft but around the sleeve 81 secured to the front flange 52. It follows that, when the engine 70 is stopped and the alternator 60 is running, it does not no friction occurs between the plain bearing of the fan wheel 56 and the rotor shaft 54.
Sur la figure 7, on a désigné par 100 dans son ensemble un alternateur pour véhicule automobile, comportant un induit fixe ou stator et un rotor inducteur à aimants permanents,
L'induit fixe comprend une cuvette 101 autour de la paroi latérale de laquelle est disposé un bobinage triphasé 102. A l'intérieur de la cuvette 101 de l'induit fixe est monté à pivotement, avec interposition d'un roulement, l'arbre creux 103 du rotor. L'arbre creux 103 est venu de matière avec une culasse 104. Cette dernière a la forme d'un anneau de section en U dont l'aile périphérique intérieure constitue l'arbre creux 103. Sur l'aile périphérique extérieure 105 de la culasse 104 sont fixés des aimants permanents 106.In FIG. 7, an alternator for a motor vehicle has been designated by 100 as a whole, comprising a fixed armature or stator and an inductor rotor with permanent magnets,
The fixed armature comprises a bowl 101 around the side wall of which is disposed a three-phase winding 102. Inside the bowl 101 of the fixed armature is pivotally mounted, with the interposition of a bearing, the shaft hollow 103 of the rotor. The hollow shaft 103 came integrally with a cylinder head 104. The latter has the shape of a U-shaped section ring whose inner peripheral wing constitutes the hollow shaft 103. On the outer peripheral wing 105 of the cylinder head 104 are fixed permanent magnets 106.
L'Sme annulaire 107 de la culasse 104 est ajourée, de façon à permettre le passage du flux d'air engendré par une roue de ventilateur 110. La roue de ventilateur 110 a pour but d'assurer le refroidissement du bobinage triphasé 102 du stator. The annular ring 107 of the yoke 104 is perforated, so as to allow the passage of the air flow generated by a fan wheel 110. The purpose of the fan wheel 110 is to ensure the cooling of the three-phase winding 102 of the stator .
Le moteur d'entraînement 120 de la roue de ventilateur 110 est porté par le fond 107 de la cuvette de stator 101 il est disposé à l'intérieur de la cuvette de stator 101 et fait saillie axialement à l'intérieur de l'arbre creux 103. The drive motor 120 of the fan wheel 110 is carried by the bottom 107 of the stator cup 101 it is arranged inside the stator cup 101 and projects axially inside the hollow shaft 103.
Ainsi, dans cet exemple de réalisation, l'arbre creux 103 sert de logement au moteur d'entrafnement 120 de la roue de ventilateur 110.Thus, in this exemplary embodiment, the hollow shaft 103 serves as a housing for the drive motor 120 of the fan wheel 110.
I1 est bien entendu que les modes de réalisation cidessus décrits ne sont aucunement limitatifs et pourront donner lieu à toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention. It is understood that the embodiments described above are in no way limiting and may give rise to any desirable modifications without departing from the scope of the invention.
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| Date | Code | Title | Description |
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