FR2918512A1 - Machine electrique tournante conformee pour pouvoir fonctionner sous au moins deux tensions electriques differentes - Google Patents

Abstract

La machine électrique tournante est conformée pour pouvoir fonctionner sous au moins deux tensions électriques différentes et comprend un stator pourvu de bobines (65) formant un multiple entier d'au moins quatre pôles magnétiques, lesdites bobines étant agencées en au moins quatre chapelets (1) de bobines, les chapelets (1) de bobines étant reliés entre eux en deux voies d'enroulement (V1, V2) et pourvus de liaisons de raccordement prédéterminées interchangeables disposées entre des points de raccordement selon la tension électrique sous laquelle la machine électrique doit fonctionner.Application : Machine électrique tournante pour véhicule automobile

Description

1 Machine électrique tournante conformée pour pouvoir fonctionner sous au

moins deux tensions électriques différentes.

DOMAINE DE L'INVENTION

La présente invention concerne une machine électrique tournante destinée à fonctionner dans des réseaux électriques alimentés en l'une ou l'autre de deux, voire trois, tensions électriques différentes, par exemple dans des réseaux de bord de véhicules automobiles à 12 V, à 24 V ou à 48 V.

Etat de la technique Ainsi qu'on le sait une machine électrique tournante comporte un carter ou carcasse portant au moins un stator entourant un rotor solidaire d'un arbre. Le développement des machines électriques tournantes demande de plus en plus d'efforts matériels et financiers, ne serait-ce qu'en raison de l'augmentation de la puissance nominale requise, de la compacité requise et de la diversité croissante à fonctionnement de ces machines véhicules automobiles, donc des environnements elles sont destinées. Un de ces modes de fonctionnement concerne la tension électrique du réseau de bord dans la fois des modes et des modèles de de auxquels lequel la Autrement machine électrique tournante doit fonctionner. dit, la diversité des machines électriques tournantes est encore augmentée par la diversité de tensions électriques électriques tournantes Un autre de ces pour lesquelles les machines doivent être développées. modes de fonctionnement a trait au genre de la machine électrique, à savoir moteur ou générateur. En effet, les machines électriques tournantes pouvant être conçues aussi bien comme générateur de courant électrique que comme moteur électrique et on

2 poursuit déjà depuis longtemps l'idée de concevoir des machines électriques tournantes pouvant servir à la fois comme générateur de courant et comme moteur électrique. Un champ d'application pour de telles machines électriques tournantes, appelées alterno-démarreur, se trouve dans le domaine des véhicules automobiles. Un véhicule automobile est traditionnellement équipé d'une première machine électrique tournante, appelée démarreur, fonctionnant comme moteur électrique et servant comme démarreur du moteur thermique du véhicule, ainsi que d'une deuxième machine électrique tournante à rotor inducteur et stator induit, appelée alternateur, conçue comme générateur de courant électrique entraîné par le moteur thermique et servant à la production du courant électrique nécessaire au fonctionnement de divers accessoires ou consommateurs et à recharger la batterie du véhicule. Alors que la première machine est habituellement destinée à engrener, via un lanceur à pignon, avec une couronne de démarrage reliée au moteur thermique, la deuxième est reliée habituellement au moteur thermique par transmission à poulies et à au moins une courroie. Lorsque l'on réunit les deux fonctions, à savoir moteur électrique et générateur de courant, dans une même machine électrique tournante appelée alors alternodémarreur, celle-ci peut être reliée au moteur thermique par une transmission à poulies et à au moins une courroie, par une transmission à roues dentées et à au moins une chaîne, par une transmission à pignons ou par un montage de la machine électrique tournante sur un volant ou un plateau relié le vilebrequin du moteur thermique. Si la machine électrique est reliée au vilebrequin, la contrainte concernant les dimensions de la machine, notamment ses dimensions axiales et/ou radiales, prend une importance particulièrement grande. La machine peut être également un générateur de courant inversé, c'est-à-dire à stator inducteur et rotor

3 induit. Ce générateur inversé est destiné par exemple à alimenter électriquement des bobines appartenant à un rotor d'un ralentisseur électromagnétique, décrit par exemple dans le document EP 0 331 559 auquel on se reportera. En variante ce générateur de courant inversé est destiné à alimenter électriquement au moins un bobinage d'excitation d'un rotor inducteur entouré par un stator induit d'un alternateur alors sans balais.

Enfin et indépendamment de la question de savoir si l'on utilise dans un véhicule automobile deux machines distinctes ou une machine combinée, pour réaliser les deux fonctions de moteur et de générateur, plus la diversité des machines électriques tournantes est grande, plus la logistique devient complexe et moins il est facile de développer et fabriquer de telles machines à des prix compétitifs.

OBJET DE L'INVENTION

Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients indiqués ci-dessus.

Le but de l'invention est atteint avec une machine électrique tournante comprenant au moins un stator pourvu de bobines formant un multiple entier d'au moins quatre pôles magnétiques et conformé pour pouvoir fonctionner sous au moins deux tensions électriques différentes.

A cet effet, la machine électrique de l'invention comprend un agencement particulier des bobines qui permet, à partir d'un agencement unique et par le seul choix des raccordements à ces bobines, de déterminer la tension électrique nominale de la machine.

4 L'agencement des bobines selon l'invention est obtenu en réalisant un bobinage en quatre chapelets de bobines, ou en un multiple entier de quatre chapelets de bobines, constituant des pôles Nord et des pôles Sud, les chapelets de bobines étant reliés entre eux en deux voies d'enroulement et pourvus de liaisons de raccordement prédéterminées interchangeables disposées entre des points de raccordement selon la tension électrique sous laquelle la machine électrique doit fonctionner.

Grâce à ces dispositions de l'invention, il est possible, en utilisant des connecteurs de raccordement, par exemple sous la forme de plaques de raccordement, spécifiquement agencés selon la disposition des bobines et la tension nominale à obtenir, de développer une seule machine électrique tournante, répondant à des critères dimensionnels et de puissance prédéterminés, et de la préparer en dernière étape de fabrication pour le fonctionnement à une tension électrique spécifique au lieu de devoir développer plusieurs machines dont chacune est développée pour une tension électrique différente. Le connecteur de raccordement est avantageusement doté d'un dégagement pour éviter toute interférence avec le rotor associé au stator selon l'invention.

Ainsi dans un mode de réalisation la plaque de raccordement est rouée centralement. Le connecteur de raccordement assure à la fois la connexion électrique entre les différents chapelets de bobines et le raccordement électrique des chapelets à deux bornes à la tension électrique spécifique. En variante il est possible de concevoir la machine électrique de manière que l'utilisateur de celle-ci, par exemple un fabricant de véhicules automobiles ou un garagiste, puisse insérer, monter ou changer lui-même le connecteur, tel qu'une plaque de raccordement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation de l'agencement de l'invention, cette description illustrative et nullement limitative étant fait en référence aux dessins

5 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

- les figures 1 et 2 représentent le schéma de principe du raccordement selon un premier mode de réalisation de l'invention avec quatre chapelets de bobines pour obtenir deux tensions électriques nominales différentes, -la figure 3 représente un schéma de raccordement selon un deuxième mode de réalisation avec huit chapelets pour obtenir trois tensions électriques nominales différentes, - les figures 4 à 6 représentent trois bobinages différents pour une machine selon l'invention comportant vingt-quatre pôles magnétiques, les figures 7 à 12 représentent schématiquement six connecteurs de raccordement, sous la forme de plaque de raccordement, pour une machine selon l'invention respectivement pour les trois bobinages des figures 4 à 6 et deux tensions électriques différentes ; - la figure 13 est une vue partielle en perspective du corps du stator de la machine électrique tournante équipé d'une bobine ; - la figure 14 est une vue analogue à la figure 13 pour encore un autre exemple de réalisation de l'invention ; - la figure 15 est une vue en perspective, avec arrachement local, identique à la figure 2 du brevet EP 0 331 559, avec représentation en pointillés d'une plaque de raccordement interchangeable ; la figure 16 est une vue en perspective d'un alternateur sans balais et à générateur de courant inversé pour encore un autre mode de réalisation de l'invention.

6 Description d'exemples de réalisation de l'invention Dans les modes de réalisation décrits les éléments identiques ou similaires seront affectés des mêmes signes de référence Dans ces modes de réalisation la machine électrique tournante est conformée pour pouvoir fonctionner sous au moins deux tensions électriques différentes et comporte d'une manière générale un carter ou carcasse portant au moins un stator entourant un rotor. Comme visible à la figure 13, le stator 50 est doté d'un corps 150, par exemple sous la forme d'un paquet de 15 tôles pour diminuer les courants de Foucault. En variante le corps, de préférence en matériau ferromagnétique, est massif et présente de stries en surface pour diminuer les courants de Foucault. Ce corps 150 porte un bobinage. Plus précisément 20 le corps comporte des dents 61 séparées les unes des autres par des encoches 60 présentant un fond 64. Des bobines sont enroulées autour des dents et présentent ainsi des extrémités, appelées chignon, s'étendant axialement de part et d'autre du corps 150. 25 Par simplicité on a représenté à la figure 13 qu'une seule bobine 65 à extrémités 66, 67 d'orientation axiale. Chaque bobine 65 présente un certain nombre de spires 68 enroulées dans cette figure 13 autour de chaque 30 dent. Lorsque les bobines sont parcourues par un courant électrique il est formé un pôle magnétique au niveau de chaque dents, chaque bobine appartenant ainsi à un pôle magnétique. 35 Le bobinage du stator comporte au moins quatre chapelets de bobines pour formation de pôles magnétiques.

7 La solution proposée par l'invention consiste à concevoir la machine électrique tournante de manière à garder la même structure magnétique et le même bobinage par pôle magnétique, ainsi que d'assurer la flexibilité par la modification du nombre de voies d'enroulements. Le principe de la présente invention est expliqué ci-après à l'aide des schémas représentés sur les figures 1 et 2. Selon ces schémas de réalisation, le stator d'une machine électrique tournante comporte quatre chapelets 1 de bobines, chaque bobine appartenant à un pôle magnétique Nord ou un pôle magnétique Sud selon l'une quelconque des configurations décrites plus loin en référence aux figures 4 à 6 dans lesquelles on a représenté les dents 61 du corps du stator par des traits. Le corps du stator comporte dans ces exemples de réalisation 24 dents et donc 24 pôles magnétiques Nord-Sud alternés. Les quatre chapelets 1, dont chacun est formé par exemple par six bobines 65, sont disposés et reliés entre eux de manière à former deux voies d'enroulement V1, V2 comportant chacune, dans ce premier mode de réalisation, deux chapelets 1 reliés entre eux en série. Lorsque l'on relie les deux voies d'enroulement V1, V2 l'une à l'autre par leurs extrémités correspondantes 90, 91 formant des points de raccordement, comme représenté sur la figure 1, on obtient une machine électrique tournante dont la tension nominale B est par exemple de 24V. Les deux bornes de raccordement auxquelles on applique cette tension, lorsque la machine électrique est un moteur électrique ou un générateur de courant inversé pour alimenter électriquement au moins une bobine d'un rotor, ou auxquelles la tension nominale B est disponible, lorsque la machine électrique est un générateur, sont référencées B+ et B-, la différence de potentiel B entre ces deux bornes étant dans cet exemple de réalisation de 24V.

8 Ces bornes B-, B+ sont raccordées ou branchées électriquement aux extrémités respectivement 91, 90. Lorsque l'on veut préparer cette même machine électrique tournante, dans laquelle quatre chapelets 1 de bobines sont donc disposés en deux voies d'enroulement V1, V2, pour un fonctionnement à une tension nominale B' égale à 1/2 de la tension nominale B de la figure 1, on relie électriquement les extrémités 90, 91 des deux voies d'enroulement V1, V2 entre elles en un point de raccordement 92, comme représenté sur la figure 2, et on relie électriquement les liaisons 93, 94 entre elles en un point de raccordement 95. Ces liaisons 93, 94 forment des points de raccordement entre les deux chapelets 1 de chaque voie 15 d'enroulement. Les bornes B'+ et B'- sont raccordées ou branchées électriquement respectivement aux points 92 et 95. Cette disposition est électriquement une mise en parallèle de l'ensemble des quatre chapelets 1. Ainsi on 20 obtient dans l'exemple de réalisation une tension B' égale à 12V ; les bornes de raccordement B- et B'- étant par exemple à la masse. De manière analogue, on peut agencer le bobinage du stator d'une machine électrique tournante de façon 25 qu'elle puisse avoir trois tensions nominales différentes, à savoir B, 1/2 B et 1/4 B. Pour réaliser cela, chacune des voies d'enroulement V3, V4 doit comporter quatre chapelets 1 de bobines reliés entre eux en série. 30 Lorsque l'on relie électriquement (traits en pointillés) les deux voies d'enroulement V3, V4 l'une à l'autre par leurs extrémités correspondantes 190, 191, comme représenté sur la figure 3, on obtient une machine électrique tournante dont la tension nominale est B, par 35 exemple 48 V. Les deux bornes de raccordement auxquelles on applique cette tension, lorsque la machine électrique est un moteur électrique ou un générateur de courant

9 inversé alimentant au moins une bobine d'un rotor, ou auxquelles la tension nominale est disponible, lorsque la machine électrique est un générateur, sont référencées 0 V et 48 V.

Ces bornes 0 V, 48 V sont raccordées ou branchées électriquement aux extrémités respectivement 190, 191, qui constituent des points de raccordement. Lorsque l'on veut préparer cette même machine électrique tournante, dans laquelle huit chapelets 1 de bobines sont donc disposés en deux voies d'enroulement V3, V4, pour un fonctionnement à une tension nominale 1/2 B, soit ici 24 V, on relie électriquement une des extrémités des deux voies d'enroulement entre elles au point de raccordement 190, ici à 0 V, comme représenté sur la figure 3, et on relie électriquement les liaisons entre les deux chapelets 1 centraux de chaque voie d'enroulement entre elles en un point de raccordement 192, qui est ici au potentiel de 1/2 B référencé 24 V. Cette disposition est électriquement une mise en parallèle de quatre suites de deux chapelets 1. Lorsque l'on veut préparer cette même machine électrique tournante, dans laquelle huit chapelets 1 de bobines sont donc disposés en deux voies d'enroulement V3, V4, pour un fonctionnement à une tension nominale 1/4 B, soit ici 12 V, on relie électriquement une des extrémités des deux voies d'enroulement entre elles au point de raccordement 190, ici à 0 V, comme représenté sur la figure 3, on relie électriquement les liaisons entre les deux premiers chapelets 1 de chaque voie d'enroulement V3, V4 entre elles (gros traits interrompus) en un point de raccordement 193 (gros point de liaison), on relie électriquement les liaisons entre les deux derniers chapelets 1 de chaque voie d'enroulement V3, V4 entre elles (gros traits interrompus) en un point de raccordement 194 (gros point de liaison), et on relie électriquement entre eux les points de raccordement 193, 194 en un point de

10 raccordement 195 dont la tension est 1/4 B référencé 12 V. Cette disposition est électriquement une mise en parallèle de l'ensemble des huit chapelets 1.

En ce qui concerne la disposition des chapelets 1 de bobines sur le corps d'un stator d'une machine électrique tournante selon l'invention, les figures 4 à 6 représentent trois schémas de réalisation pour le cas d'une machine de vingt-quatre pôles magnétiques Nord- Sud et double voltage, où le voltage supérieur des deux voltages est le double du voltage inférieur, par exemple 12 V et 24 V. Dans ces figures on n'a pas représenté par simplicité les spires 68 de chaque bobine. Selon le premier schéma de réalisation de la figure 4, le bobinage est effectué en quatre chapelets de six bobines 65, représentées schématiquement sans leur spires, appartenant alternativement à un pôle magnétique Nord et à un pôle magnétique Sud. On notera le sens d'enroulement des bobines, ce sens changeant d'encoche 60 en encoche 60. Pour obtenir une tension électrique nominale de 12 V ou, exprimé d'une façon générale, la tension inférieure des deux tensions possibles, il faut connecter électriquement tous les débuts de chapelet P1, P2, P3, P4 à une première borne, dite borne +, et tous les fins de chapelet M1, M2, M3, M4 à une seconde borne, dite borne -, et obtenir ainsi électriquement quatre parties d'enroulement. En 24 V ou, exprimé d'une façon générale, pour obtenir comme tension électrique nominale la tension supérieure des deux tensions possibles, il faut mettre en série les deux premiers chapelets et mettre en série les deux seconds chapelets, c'est-à-dire connecter le début P2 du deuxième chapelet à la fin M1 du premier chapelet et le début P4 du dernier chapelet à la fin M3 du troisième chapelet et connecter ensuite les débuts P1, P3 des premier et troisième chapelets à une première borne,

11 dite borne + positive, et les fins M2, M4 des deuxième et quatrième chapelets à une seconde borne, dite borne - négative, et obtenir ainsi électriquement deux parties d'enroulement.

Cette disposition permet la réalisation du bobinage du stator en quatre parties pré-bobinées interchangeables.

Pour diminuer la longueur des bus électriques nécessaires pour obtenir les quatre ou deux voies d'enroulement de la figure 4, selon le deuxième schéma de réalisation de la figure 5, le bobinage est effectué en quatre chapelets de six bobines appartenant uniquement à des pôles magnétiques Nord ou des pôles Sud espacés de quatre pas d'encoche. Cette disposition permet de regrouper les sorties à connecter sur 90 . Selon le troisième schéma de réalisation de la figure 6, le bobinage est effectué en quatre chapelets de six bobines appartenant uniquement à des pôles magnétiques Nord ou des pôles Sud espacés de deux pas d'encoche. Cette disposition permet de mieux regrouper les sorties à connecter sur un pas diamétral. Elle permet également la réalisation du stator en deux demi stators prébobinés et interchangeables.

Pour chacun des deuxième et troisième schémas de réalisation, la connexion en 12 V et en 24 V est la 30 suivante : En 12 V, il faut connecter électriquement les débuts de chapelet P1, P2, P3, P4 à une première borne, dite borne + positive, et les fins de chapelet M1, M2, M3, M4 à une seconde borne, dite borne - négative, et 35 obtenir ainsi quatre parties d'enroulement. Et en 24 V, il faut connecter électriquement le début P2 du deuxième chapelet à la fin M1 du premier

12 chapelet pour la mise en série des deux premiers chapelets, et le début P4 du dernier chapelet à la fin M3 du troisième chapelet pour la mise en série des deux derniers chapelets, et connecter ensuite les débuts P1, P3 des premier et troisième chapelets à une première borne, dite borne + positive, et les fins M2, M4 des deuxième et quatrième chapelets à une seconde borne, dite borne - négative, et obtenir ainsi électriquement deux parties d'enroulement.

Les points P1 à P4 et M1 à M4 sont donc dans tous les cas des points de raccordement à un connecteur de raccordement, par exemple à une plaque de raccordement interchangeable selon les tensions de fonctionnement. Ces points P1 à P4 et M1 à M4 s'étendent dans ces modes de réalisation en saillie axiale par rapport à l'une des extrémités axiale du corps 150 du stator 50 pour se raccorder à une plaque de raccordement s'étendant transversalement par rapport à l'axe du corps du stator.

Ainsi les figures 7 à 12 représentent pour chacun des trois bobinages des figures 4 à 6 et pour chacun des deux voltages prévus la configuration d'un connecteur de raccordement, ici sous la forme d'une plaque de raccordement, assurant à la fois la connexion électrique entre les différents chapelets de bobines et le raccordement électrique des chapelets aux deux bornes auxquelles la tension nominale de fonctionnement est appliquée, lorsque la machine est un moteur électrique ou un générateur de courant inversé alimentant électriquement au moins une bobine d'un rotor, ou, dans le cas d'une machine électrique combinée moteur/générateur, lorsqu'elle fonctionne en moteur, ou auxquelles la tension nominale est disponible, lorsque la machine électrique est un générateur ou, dans le cas d'une machine combinée, fonctionne en mode générateur.

13 Les points de raccordement entre les chapelets étant référencés de la même manière que sur les figures 4 à 6.

Ainsi dans le mode de réalisation des figures 7 et 8 les débuts P1, P2, P3, P4, les fins M1, M2, M3, M4 des chapelets et les bornes respectivement B'-, B'+ et B-, B+, sont positionnés de la même manière par rapport à un connecteur de raccordement ici sous la forme d'une plaque de raccordement respectivement 100, 101, d'orientation transversale. Les débuts P1, P2, P3, P4 et les fins M1, M2, M3, M4 des chapelets s'étendent ici axialement, c'est-à-dire perpendiculairement au plan des figures 7 et 8, tandis que les bornes B'-, B'+ et B-, B+ s'étendent radialement.

Il en est de même pour chaque mode de réalisation des figures 9 à 12, les plaques de raccordement étant référencées en 200 dans la figure 9, en 201 dans la figure 10, en 600 dans la figure 11 et en 601 dans la figure 12.

En ce qui concerne les diverses positions des débuts, des fins et des bornes on se reportera à ces figures 7 à 12.

Chaque plaque de raccordement comporte une plaque de support ici en matière électriquement isolante. Les plaques de raccordement sont dans les modes de réalisation des figures 7 à 12 en matière plastique isolante et portent des traces électriquement conductrices, par exemple en cuivre ou en aluminium. Ces traces sont dans ces modes de réalisation noyées dans la matière plastique et dénudées au niveau des débuts P1, P2, P3, P4 des chapelets, des fins M1, M2, M3, M4 des chapelets et des deux bornes respectivement B'-, B'+ et B-, B+, pour réaliser les connexions électriques avec lesdits débuts et fins ainsi que le raccordement électriques avec les deux dites bornes.

14 Ces connexions et raccordements sont réalisés par exemple par soudage, brasage, collage ou assemblage mécanique, tel qu'un sertissage.

Par exemples les débuts et/ou les fins des chapelets traversent la plaque de raccordement et sont soudés sur la trace concernée. Cette trace peut être dotée localement de pattes pour liaison par sertissage avec les débuts et/ou les fins concernés des chapelets.

Dans ces figures, de manière précitée, les deux bornes B'- et, B'+ sont destinées à être reliées à une première source de tension par exemple de 12V et les deux bornes B-, B+ à une deuxième source de tension plus élevée par exemple de 24V. Les bornes B'- et B-, dites bornes négatives, sont par exemple reliées à la masse et les deux autres bornes B+, B'+, dite bornes positives, à la borne positive d'une batterie.

Dans la figure 7 la plaque 100 porte une première trace 30, dite trace positive, raccordée électriquement à la borne B'+ et une seconde trace 31, dite trace négative, raccordée électriquement à la borne B'-, qui passe localement à isolation électrique sous la trace positive 30. Dans les autres figures il est également prévu des premières et des deuxièmes traces raccordées électriquement à la borne positive et à la borne négative 30 concernée. Ces traces seront également dénommées trace positive et trace négative.

Les traces 30 et 31 de la figure 7 ont une forme 35 annulaire, la trace 30 entourant la trace 31.

15 Les débuts P1, P2, P3, P4, sont connectés électriquement à la trace positive 30 et les fins M1, M2, M3, M4 à la trace négative 31.

Dans la figure 8 la plaque 101 porte une trace positive 300, une trace négative 310 et deux traces de connexion 70, 71 pour connecter électriquement respectivement le début P2 à la fin M1 et le début P4 à la fin M3.

Les débuts P1 et P3 sont connectés électriquement à la trace positive 300 et les fins M2, M4 à la trace négative 310. Ces traces 300, 310 sont implantées globalement sur le même diamètre moyen et s'étendent globalement sur 180 15 en étant de forme tortueuse à leur extrémité libre.

Les traces 30, 31 de la figure 7 et 300, 310 de la figure 8 constituent des longs bus de connexion électrique. 20 Les plaques 100 et 101 sont trouées centralement pour éviter toute interférence avec le rotor associé au stator selon l'invention. Ces plaques 100, 101 ont une forme globalement annulaire.

25 Dans le mode de réalisation des figures 9 à 10 ont diminue la longueur des bus de connexion électrique, c'est-à-dire des traces, et ont regroupe tous les débuts, les fins et les deux bornes globalement sur 90 en sorte que les plaques 200, 201 ont une forme plus simple et 30 sont d'un encombrement moindre.

Dans la figure 9, la trace positives 40, connectée électriquement aux débuts P1 à P4 des chapelets, et la trace négative 41, connectée électriquement aux fins M1 à 35 M4 des chapelets, ont une forme simple et sont courtes. Les traces 40, 41 et la plaque 200 sont en forme de secteur annulaire.

16 Dans la figure 10 les traces positive 400, négatives 410 et les traces de connexion électrique 170, 171 ont globalement une forme en U de faible longueur circonférentielle.

Dans le mode de réalisation des figures 11 et 12 les positions des ensembles M3, M4, P1, P2 - M1, M2, P1, P2 sont globalement diamétralement opposées. Ainsi par rapport au mode de réalisation de la figure 7 ont diminue à la figure 11 la longueur circonférentielle des traces positive 50 et négative 51, qui s'étendent globalement circonférentiellement sur 180 et ce sur la même circonférence l'une à la suite de l'autre.

Par contre dans la figure 12 les traces positive 500 et négative 510 ne s'étendent pas sur la même circonférence ; chaque trace 500, 510 étant associée à une trace de connexion respectivement 270, 271 prolongeant circonférentiellement chaque trace 500, 510.

Les plaques 600 et 601 sont trouées centralement et sont globalement en forme d'anneau comme dans le mode de réalisation des figures 7 et 8.

Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits. Ainsi à la figure 14 les dents présentes un pied 161 globalement en forme de T en sorte que les encoches 60 sont du type semi-fermé et non ouvert comme à la figure 13. Les bobines sont enroulées chacune autour d'une dent 61 et sont recouvertes d'un isolant protecteur 261. Le courant arrive par l'extrémité 66, la plus proche du fond 64 de l'encoche 60 et ressort par l'extrémité 67 la plus proche du pied 161 de la dent. Ensuite le courant entre dans la bobine enroulée sur la

17 deuxième dent consécutive. On réalise ainsi par exemple des pôles magnétiques Nord lorsque les bobines, appartenant à une première série de bobines sont alimentées électriquement.

On réalise la même configuration pour les dents libres intercalées entre les dents précitées pour réaliser des pôles Sud lorsque les bobines,appartenant à une seconde série de bobines, sont alimentées électriquement en sens inverse.

Ce type de stator , ainsi que ceux des figures 4 à 6, peuvent appartenir à un générateur de courant inversé destiné à alimenter des bobines d'un rotor comme décrit par exemple dans le document EP B 0 331 559 et comme visible dans la figure 15. Dans ce cas le stator 50 bobiné des figures 4 à 6 et 14 est un stator inducteur à pôles multiples, ici 24 pôles, entourant un rotor induit 160 avec un faible jeu e.

Ce rotor 160 comporte également un corps 250 sous la forme d'un paquet de tôles à encoches et dents pour montage d'un bobinage 130. Ce bobinage 130 est réalisé à partir de conducteurs à fil continus ou avec des épingles. En variante le bobinage est du type à deux couches comme décrit dans le document FR 1 467 310. Les sorties de ce bobinage sont reliées via un pont redresseur à diodes 18, comme mieux visible à la figure 1 du document EP B 0 331 559, à des bobines 4 enroulées autour de noyaux 4'. Le pont redresseur permet d'alimenter les bobines 4 en courant continu. Les bobines 4 et les noyaux 4' définissent une couronne de pôles inducteurs à polarités alternées. Une pièce 5 en matériau ferromagnétique est implantée en regard des bobines 4 et des noyaux 4' avec présence d'un entrefer annulaire E.

18 Cette pièce 5 est refroidie par une canalisation 7 à circulation de liquide, tel que le liquide de refroidissement du moteur thermique comme visible à la figure 1 de ce document EP B 0 331 559. On voit en 8 la tubulure d'arrivée du liquide et en 9 la tubulure de sortie du liquide. Des stries 10 ou autres saillies sont prévues pour améliorer les échanges thermiques. Le stator 50 du générateur de courant inversé 50, 160 et la pièce 5 appartiennent à un stator 3 présentant un manchon 22 pour le montage du corps 150 du stator 50. De même le corps 250 du rotor 160 et les noyaux 4' à bobines 4 appartiennent à un rotor 2 présentant un manchon 19 pour le montage du corps 250 et portant un ventilateur 23.

Le rotor 2 présente une bride 20 pour sa fixation à un plateau. Le plateau appartient à un joint de cardan intervenant entre l'arbre de sortie principal de la boîte de vitesse du véhicule et l'arbre de transmission de mouvement aux roues du véhicule comme visible à la figure 3 de ce document EP B 0 331 559. En variante le plateau est solidaire d'un arbre relié à un arbre de transmission secondaire de la boîte de vitesse par l'intermédiaire d'un multiplicateur de vitesse comme décrit par exemple dans le document FR 2 861 912 auquel on se reportera. On voit à la lumière de ce document que les tubulures d'entrée et de sortie peuvent être orientées axialement ou en variante tangentiellement.

L'ensemble constitue un ralentisseur électromagnétique pour ralentir le véhicule et ménager les plaquettes de frein de celui-ci. En effet lorsque le bobinage du stator 50 est alimenté électriquement, le rotor 160 alimente les bobines 4 via le pont redresseur à diodes 18 ou autres éléments de redressement de courant, tels que des transistors du type MOSFET, en sorte qu'il est engendré des courants de Foucault dans la pièce 5 19 refroidie et un freinage de l'arbre, par exemple de sortie principal de la boîte de vitesse. L'alimentation en courant électrique du stator 50 est réalisée via un circuit de réglage comme visible à la 5 figure 1 de ce document EP B 0 331 559. En variante il est prévu un boîtier électronique de commande pour régler le courant dans les bobines du ralentisseur. Ce boîtier est dans un mode de réalisation porté par la plaque de raccordement précitée. 10 Le circuit de réglage est relié à la batterie du véhicule, qui grâce à l'invention peut être à 12V ou à 24V. Dans cette figure 15 on a représenté pour plus de clarté en pointillé la plaque 100 de la figure 7 que l'on 15 vient raccorder aux débuts et fins du bobinage du stator 50 du type de celui de la figure 4. On a représenté en pointillés dans cette figure 15 deux oreilles radiales 122 trouées centralement. Ces oreilles appartiennent à l'extrémité libre du manchon 22 20 adjacente au stator 50. Les oreilles 122 s'étendent en saillie radiale par rapport au manchon 22. Dans ce cas la plaque 100 présente à sa périphérie externe deux oreilles 222 trouées centralement pour coopérer avec les oreilles 122 et fixation de la plaque 25 100 sur les oreilles 122 par exemple à l'aide de boulons ou de rivets traversant les trous des oreilles 122, 222, ici diamétralement opposées. Bien entendu dans ce mode de réalisation la plaque 101 présente également des oreilles, les plaques 100, 101 30 étant interchangeables. Ainsi le fabricant de véhicule automobiles ou le garagiste peut monter ou changer lui-même aisément la plaque 100, 101. Le nombre des oreilles dépend des applications et 35 peut être en variante supérieur à deux. Dans le cas des modes de réalisation des figures 5, 9 et 10 on peut fixer la plaque 200, 201 directement sur

20 le corps 150 du stator 50 par exemple à l'aide de vis ou de goujons. Avantageusement dans ce mode de réalisation la plaque 200 ou 201 présente des entretoises d'orientation axiale pour appui sur le corps 150 du stator 50. Bien entendu cela est applicable également au mode de réalisation des figures 7, 8, 11 et 12. En variante, comme visible à la figure 16, le générateur de courant inversé peut alimenter électriquement, via le pont redresseur 18, au moins une bobine 4 d'un rotor inducteur 2 adapté à générer un courant induit dans un second stator bobiné 350 pour formation d'un alternateur ou à d'un alterno-démarreur sans balais.

Le stator 350 comporte également un corps 351 à dents et encoches portant un bobinage 165.

Le stator bobiné 350 de cet alternateur comporte dans un mode de réalisation un bobinage 165 doté de bobines agencées en chapelets et des voies d'enroulement, ainsi qu'une plaque de raccordement conformément à l'invention.

Dans ce cas l'alternateur ou l'alterno-démarreur sans balais comporte dans un mode de réalisation deux plaques de raccordement à raison d'une première plaque pour le stator 50 et d'une seconde plaque pour le second stator 350. Ces plaques sont dans un mode de réalisation d'orientation transversale par rapport à l'axe X-X de la machine, les débuts et fins des chapelets 1 étant d'orientation axiale par rapport à l'axe X-X. En variante les débuts et fins des chapelets 1 sont en forme d'équerre et présentent une portion axiale prolongée par une portion radiale traversant ici une ouverture réalisée dans le manchon 22 pour se raccorder à une plaque de raccordement alors en contact avec la

21 périphérie externe du manchon 22. Cette plaque est fixée sur le manchon par exemple à l'aide de vis ou de rivets. Dans cette figure 16 on a représenté en pointillé les débuts P1. Bien entendu les débuts et fins des chapelets sont avantageusement recouverts d'au moins une couche électriquement isolante et dénudés au niveau de la plaque de raccordement concernée. Dans un mode de réalisation la première plaque porte également le régulateur de tension de l'alternateur ou de l'alterno-démarreur régulant la tension du stator bobiné 50, tandis que la deuxième plaque porte un second pont redresseur, dans le cas d'un alternateur, ou un pont de redressement et de commande dans le cas d'un alternodémarreur. Le pont de redressement et de commande comporte par exemple des transistors du type MOSFET, comme décrit par exemple dans le document FR A 2 745 445 auquel on se reportera pour plus de précisions. Dans ce cas la deuxième plaque porte également un étage de commande des transistors. Le pont redresseur ou le pont de redressement et de commande sont reliés électriquement aux sorties du bobinage 165 via la seconde plaque, tandis que le régulateur de tension est relié via la première plaque au stator 50. La machine électrique tournante présente dans ce mode de réalisation deux ponts à savoir le pont tournant de diodes 18 pour alimenter électriquement les bobines 4' via le rotor 160 et le pont redresseur fixe ou le pont de redressement et de commande fixe porté par une plaque de raccordement. Comme visible dans cette figure 16 ces deux plaques peuvent être fusionnées en une seule plaque 700 portant le régulateur de tension 701 et le pont 702 ou le pont de redressement et de commande 702 ainsi que l'étage de commande. Dans cette figure 16, le stator 3 de support des stators 50, 350 constitue un carter doté dans cette exemple de réalisation d'un fond 704 d'orientation transversale par rapport à l'axe X-X de la machine

22 électrique tournante. Cet axe X-X est confondu avec l'axe de l'arbre 703 solidaire des rotors 160, 2 via au moins une bride 20. Ici il est prévu quatre brides 20 à raison de deux brides pour chaque rotor 160, 2.

En variante il est prévu une bride par rotor 160, 2, voir trois brides pour les deux rotors. Avec un nombre de brides supérieur à un on ménage le manchon 19. Un palier, tel qu'un roulement à billes 705 est intercalé radialement entre la périphérie externe de l'arbre 703 et la périphérie interne du fond 704 pour montage rotatif de l'arbre 703 destiné à être entraîné en rotation par le moteur thermique du véhicule par exemple par une transmission à poulie et à au moins une courroie.

Le fond 704 est prolongé à sa périphérie externe par le manchon 22 d'orientation axiale par rapport à l'axe X-X. C'est dans le manchon 22 qu'est réalisé le canal 7 de circulation du liquide de refroidissement, tel que le fluide de refroidissement du moteur thermique, les tubulures d'entrée et de sortie de la figure 15 n'ayant pas été représentées. La plaque 700 ou les plaques de raccordement sont solidaires de la périphérie externe du manchon 22 bien 25 refroidit. L'ensemble de forme creuse fond 704- manchon 22 est dans un mode de réalisation fermé par un couvercle d'orientation transversale par rapport à l'axe X-X avec interposition radiale d'un autre palier, tel qu'un 30 roulement à billes entre la périphérie externe de l'arbre 703 et la périphérie interne du couvercle pour montage rotatif de l'arbre 703. En variante le stator 3 de forme creuse, formant carter, est en trois parties reliées par exemple à l'aide 35 de vis, à savoir le manchon 22, le fond 704 et le couvercle.

23 C'est à l'intérieur de ce carter que sont logés les stator 50, 350 et les rotor 160, 4-4' entourés respectivement par le stator 50 et le stator 350 solidaires de la périphérie interne du manchon 22, tandis que les rotors 160, 4-4' sont solidaires via au moins une bride 20 de l'arbre 703, d'axe X-X, traversant le carter 3. Il est prévu ici à l'intérieur du carter 3 deux ventilateurs 123, 23.

Le ventilateur 23 est solidaire de l'arbre 703 et le ventilateur 123 du rotor 160. La ou les brides 20 sont trouées pour circulation d'un fluide de refroidissement ici de l'air. Cette circulation est réalisée grâce aux ventilateurs 23, 123 ; le fond 704 et le manchon 22 étant dotés d'ouvertures (non référencées), respectivement d'entrée d'air et de sortie d'air, les ventilateurs 23, 123 étant du type centrifuge. On profite de ces ouvertures pour faire passer les 20 débuts et fins des chapelets 1. En variante l'un des ventilateurs 23, 123 est du type débrayable au-delà d'une vitesse de rotation donnée de l'arbre 703. Bien entendu un seul ventilateur est prévu en 25 variante. L'alternateur ou l'alternodémarreur sans balais peut fonctionner sous deux tensions différentes grâce à l'invention. Dans ces figures 15 et 16 le manchon 22 30 appartient au stator 3 formant un carter ou carcasse et portant, ici intérieurement, le stator 50 entourant le rotor 160 solidaire des noyaux 4' appartenant à un second rotor ; le rotor 2 comprenant le rotor 160 et le second rotor à bobines 4 et noyaux 4'. A la figure 16 le manchon 35 22 porte également intérieurement le stator 351 entourant le second rotor 4-4'. 25

24 Bien entendu la machine peut être un démarreur avec un stator comportant des noyaux de forme oblongue, comme les noyau 4' de la figure 15, pour montage de bobines agencées conformément à l'invention.

Le stator comporte donc des dents ou des noyaux pour le montage des bobines.

Grâce à l'invention on standardise les bobines des 10 pôles et on garde toujours les mêmes ampères-tours au niveau de chaque pôle.

Plus précisément on garde le même courant par voie d'enroulement et on garde le même nombre de spires par 15 pôle

Il suffit pour cela de respecter les relations suivantes . - Si U1 est la tension initiale d'excitation et U2 20 une autre tension pour laquelle la machine peut être aussi excitée telle que :

U1=k x U2 k étant un nombre entier - Si Iexcl le courant d'excitation pour U1 et Iexc2 pour U2

- Si a1 est le nombre de voie d'enroulement pour U1 30 et a2 le nombre de voie d'enroulement pour U2.

Alors la nécessité d'une puissance d'excitation identique entraîne :

35 Iexc2= k x Iexc1 Le courant d'excitation par pôle est donné par : Iexc_pl=Iexcl/a1 Iexc_p2=lexc2/a2 La conservation du nombre d'ampères-tours par pôle conduit donc à la condition suivante :

a2 = k x al Le nombre de pôles doit être multiple du nombre de voies d'enroulement le plus élevé.

Ainsi qu'il ressort de la description et des dessins d'une part, les tensions différentes sont globalement un multiple l'une de l'autre par exemple 12 et 24V- 12, 24 et 48V et d'autre part, les plaques sont interchangeables ainsi que les liaisons de raccordement. Ces plaques portent des traces positive et négative ou des traces négative, positive et de traces de connexion électriquement conductrices. On peut remplacer ces traces électriquement conductrices par des conducteurs électriques tel des fils électriquement conducteurs.

Ainsi ces plaques comportent des conducteurs électriques agencés de façon à assurer à la fois la connexion entre les différents chapelets de bobines et le raccordement des chapelets à deux bornes,B+, B- ; B'+, B'-, destinées au raccordement de la tension nominale de la machine.

Ces plaques de raccordement constituent une forme de réalisation d'un connecteur de raccordement.

En variante ce connecteur au lieu de comporter une plaque de support des traces et des bornes, peut dans un autre mode de réalisation comporter un support de conducteurs, tels que des traces, de forme non plate, par exemple en 25

26 forme de secteur annulaire pour par exemple épouser la forme du manchon 22. Le support du connecteur a une forme qui dépend des applications.

Ce support est avantageusement en matériau électriquement isolant.

Le connecteur de raccordement porte dans un mode de réalisation au moins un composant électronique, tel qu'un régulateur de tension et/ou un pont redresseur ou un pont de redressement et de commande. Dans ce cas la plaque est dans un mode de réalisation revêtue d'un capot de protection comme visible en pointillés en 710 à la figure 16.

Les traces ne sont pas forcément noyées dans le support du connecteur et peuvent en variante appartenir à un circuit imprimé porté par le support. Les traces peuvent être remplacées par des conducteurs électriques portés par le support du connecteur. Ces conducteurs sont revêtues avantageusement d'au moins une couche électriquement isolante en étant dénudées au niveau des débuts et des fins des chapelets et au niveau des bornes. Les conducteurs ou les traces constituent des liaisons 25 électriques de raccordement.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Machine électrique tournante conformée pour pouvoir fonctionner sous au moins deux tensions électriques différentes, la machine comprenant au moins un stator (50) pourvu de bobines (65) formant un multiple entier d'au moins quatre pôles magnétiques, caractérisée en ce que les bobines sont agencées en au moins quatre chapelets (1) de bobines (65), les chapelets (1) de bobines (65) étant reliés entre eux en deux voies d'enroulement (V1, V2 - V3, V4) et pourvus de liaisons de raccordement prédéterminées interchangeables disposées entre des points de raccordement (P1, P2, P3, P4, M1, M2, M3, M4) selon la tension électrique sous laquelle la machine électrique doit fonctionner.

2. Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux tensions électriques différentes sont globalement un multiple l'une de l'autre.

3. Machines électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque voie d'enroulement comporte deux chapelets (1) de bobines reliés entre eux en série.

4. Machine électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les bobines sont agencées en un multiple entier de quatre chapelets (1).

5. Machine électrique selon la revendication 4, caractérisée en ce que chaque voie d'enroulement (V3, V4) comporte quatre chapelets (1) de bobines reliés entre eux en série.

6. Machine électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le stator 35 28 (50) comporte un corps (150) comportant une alternance d'encoches (60) et de dents (61) pour le montage de vingt-quatre bobines disposées en quatre chapelets (1) de six bobines (65) et appartenant alternativement à un pôle Nord et à un pôle Sud.

7. Machine électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le stator (50) comporte un corps (150) comportant une alternance d'encoches (60) et de dents (61) pour le montage de vingt-quatre bobines (65) disposées en quatre chapelets (1) de six bobines (65) dont deux appartiennent uniquement à des pôles Nord et dont les deux autres appartiennent uniquement à des pôles Sud espacés de quatre pas d'encoche.

8. Machine électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le stator (50) comporte un corps (150) comportant une alternance d'encoches (60) et de dents (61) pour le montage de vingt-quatre bobines (65) disposées en quatre chapelets (1) de six bobines (65) dont deux appartiennent uniquement à des pôles Nord et dont les deux autres appartiennent uniquement des pôles Sud espacés de deux pas d'encoche.

9. Machine électrique selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce qu'elle est conformée pour pouvoir fonctionner sous deux tensions et en ce que pour obtenir la tension inférieure des deux tensions possibles, on connecte électriquement tous les débuts (P1, P2, P3, P4) de chapelet (1) à une première borne (B'+), dite borne positive, et tous les fins (Ml, M2, M3, M4) de chapelet (1) à une seconde borne (B'-), dite borne négative. 29

10. Machine électrique selon la revendication 9, caractérisée en ce que pour obtenir la tension supérieure des deux tensions possibles, on connecte électriquement le début (P2) du deuxième chapelet à la fin (M1) du premier chapelet pour la mise en série des deux premiers chapelets (1), et le début (P4) du dernier chapelet à la fin (M3) du troisième chapelet pour la mise en série des deux derniers chapelets, et en ce que l'on connecte les débuts (P1, P3) des premier et troisième chapelets à une première borne (B+), dite borne positive, et les fins (M2, M4) des deuxième et quatrième chapelets à une seconde borne (B-), dite borne négative.

11. Machine électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un conecteur de raccordement (100, 101- 200, 201-600, 601) aux points de raccordement (P1, P2, P3, P4, M1, M2, M3, M4) et en ce que le connecteur de raccordement est interchangeable et est pourvu de liaisons de raccordement prédéterminées selon la tension électrique sous laquelle la machine électrique doit fonctionner.

12. Machine électrique selon la revendication 11, caractérisée en ce que liaisons de raccordement prédéterminées comportent des conducteurs agencés de façon à assurer à la fois la connection entre les différents chapelets de bobines (1) et le raccordement des chapelets à deux bornes (B+, B- ; 1/2 B+, 1/2 B-) destinées au raccordement de la tension nominale de la machine.

13. Machine électrique selon la revendication 12, caractérisé en ce que les conducteurs consistent en des traces électriquement conductrices portées par le support du connecteur en matière électriquement isolante. 30

14. Machine électrique selon la revendication 13, caractérisé en ce que le support est en forme de plaque.

15. Machine électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que son stator (50) appartient à un générateur de courant inversé comportant un rotor (160) entouré par le stator (160) et en ce que le rotor (160) est destiné à alimenter électriquement les bobines (4') d'un second rotor (2) solidaire du rotor (160) du générateur de courant inversé.

16. Machine électrique selon la revendication 15, caractérisée en ce que le second rotor (2) est le rotor d'un ralentisseur électromagnétique comportant un manchon (22) portant le stator (50) du générateur de courant inversé.

17. Machine électrique selon la revendication 16, caractérisée en ce que le second rotor (2) est le rotor inducteur d'un second stator bobiné porté par un manchon (22) portant le stator (50) du générateur de courant inversé.25