FR3123695A1 - Ventilateur d’une machine électrique tournante. - Google Patents

Abstract

Titre : Ventilateur d’une machine électrique tournante. La présente invention a pour principal objet un ventilateur (16) d’une machine électrique tournante (1) composée d’au moins un stator (4) et d’un rotor (10) configuré pour être entraîné en rotation autour d’un axe de rotation (R), le ventilateur (16) étant destiné à être monté sur une extrémité axiale du rotor (10) et entraîné en rotation autour de l’axe de rotation (R), le ventilateur (16) comprenant une base (24) et une pluralité de pales (26) faisant saillie de la base (24), la pluralité de pales (26) étant configurée pour guider un premier flux d’air radialement par rapport au ventilateur (16), le ventilateur (16) comprenant une pluralité d’interpales (30) faisant saillie de la base (24) configurée pour guider au moins en partie un deuxième flux d’air axialement par rapport au ventilateur (16). Figure 3.

Description

Ventilateur d’une machine électrique tournante.

Le domaine de la présente invention est celui des machines électriques tournantes. L’invention porte plus particulièrement sur des ventilateurs de telles machines électriques tournantes.

Une telle machine peut notamment être un alterno-démarreur de véhicule automobile, configuré pour transformer de l'énergie mécanique en énergie électrique et inversement. Un alterno-démarreur consiste en un alternateur réversible qui permet dans un premier cas de fonctionnement d’utiliser l’énergie mécanique générée lors du roulage du véhicule pour recharger une batterie de ce véhicule et dans un deuxième cas de fonctionnement de réaliser un apport en énergie mécanique notamment pour démarrer le moteur thermique du véhicule. Une machine électrique tournante peut également être un alternateur, une machine réversible ou un moteur électrique.

De manière générale, une machine électrique tournante comprend un rotor mobile en rotation et solidaire d’un arbre d’entraînement et un stator fixe autour duquel, ou à l’intérieur duquel, est apte à tourner le rotor.

Le stator est composé au moins d’un corps pourvu d’une pluralité de dents formant deux à deux des encoches ouvertes sur une périphérie interne du corps de stator, de telle sorte que les encoches soient aptes à recevoir des éléments conducteurs d’un bobinage électrique.

La circulation d’un courant dans le bobinage électrique participe à générer un effet de champ magnétique tournant circulant dans le corps métallique du stator, et le rotor, équipé d’un élément magnétique, comme un bobinage ou des aimants permanents, est apte à tourner par entraînement électromagnétique. De manière réversible, un mouvement mécanique de rotation du rotor équipé d’élément magnétique peut générer la création, via une interaction électromagnétique avec le stator bobiné, d’un courant électrique dans les éléments conducteurs du bobinage.

Les mouvements mécaniques du rotor et le fonctionnement de l’électronique de commande et de puissance pour gérer les champs magnétiques et les courants électriques génèrent un échauffement de la machine électrique tournante.

Dans ce contexte, il est connu d’équiper la machine électrique tournante d’un organe de ventilation, tel qu’un ventilateur, apte à diriger un flux d’air vers le stator ou le rotor pour refroidir l’un ou l’autre des éléments. De tels ventilateurs sont généralement disposés sur l’une des extrémités axiales du rotor de sorte que, lorsque le rotor est entrainé en rotation, le ventilateur est également entraîné en rotation autour de l’arbre d’entrainement. Le ventilateur comprend une pluralité de pales destinées à diriger l’air radialement en périphérie, notamment pour refroidir le stator entourant le rotor. Dans cette configuration, le refroidissement est plus particulièrement efficace pour le stator sur lequel est dirigé directement le flux d’air brassé par les pales.

La présente invention s’inscrit dans ce contexte et vise à proposer un ventilateur apte à refroidir de façon efficace à la fois le rotor et le stator de la machine électrique tournante.

La présente invention a pour principal objet un ventilateur d’une machine électrique tournante composée d’au moins un stator et d’un rotor configuré pour être entraîné en rotation autour d’un axe de rotation, le ventilateur étant destiné à être monté sur une extrémité axiale du rotor et entraîné en rotation autour de l’axe de rotation. Le ventilateur comprend une base et une pluralité de pales faisant saillie de la base, la pluralité de pales étant configurée pour guider un premier flux d’air radialement par rapport au ventilateur et une pluralité d’interpales faisant saillie de la base étant configurée pour guider au moins en partie un deuxième flux d’air axialement par rapport au ventilateur (16).

On comprend ici que la pluralité de pales est configurée pour guider un premier flux d’air radialement par rapport au ventilateur, c’est-à-dire par exemple vers le stator, alors que la pluralité d’interpales est configurée pour guider un deuxième flux d’air axialement par rapport au ventilateur, c’est-à-dire par exemple vers le rotor. La présence de la pluralité de pales et d’interpales permet ici de guider au moins un flux d’air vers le stator et un autre flux d’air vers le rotor, permettant ainsi de refroidir simultanément le stator et le rotor.

Par ailleurs, on comprend par « guider un premier flux d’air radialement par rapport au ventilateur » que le premier flux d’air est guidé par la pluralité de pales le long d’une direction perpendiculaire à l’axe de rotation autour duquel le ventilateur est entraîné en rotation. De plus, on comprend par « guider un deuxième flux d’air axialement par rapport au ventilateur » que le deuxième flux d’air est guidé par la pluralité d’interpales le long d’une direction parallèle à l’axe de rotation autour duquel le ventilateur est entraîné en rotation. On comprendra que le ventilateur génère au moins un flux d’air entrant, notamment dans une direction axiale, et rejette deux flux d’air sortant, le premier flux d’air étant éjecté radialement par les pales et le deuxième flux d’air étant éjecté axialement par les interpales.

La pluralité d’interpales et la pluralité de pales peuvent être disposées de façon aléatoire autour de la base, dès lors que les premières sont configurées pour guider un flux d’air axialement et les secondes sont configurées pour guider un flux d’air radialement. On comprend ici qu’une pale peut être encadrée par une autre pale et une interpale, ou deux autres pales, sans sortir du cadre de l’invention.

Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, les interpales sont disposées en alternance avec les pales sur une circonférence de la base du ventilateur. On entend par « en alternance » que la pluralité de pales et la pluralité d’interpales sont disposées sur la circonférence de la base du ventilateur de sorte qu’au moins une pale est encadrée circonférentiellement par deux interpales et qu’au moins une interpale est encadrée circonférentiellement par deux pales. Cette disposition permet notamment de diriger le premier flux d’air et le deuxième flux d’air de façon plus homogène tout autour du ventilateur.

Selon une caractéristique, la base présente un pourtour externe et les pales et les interpales s’étendent radialement à partir dudit pourtour externe. Le pourtour externe forme l’extrémité radiale de la base et présente notamment une forme globalement circulaire.

Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, la base présente une face externe et une face interne, lesdites faces s’étendant transversalement et sont opposées axialement l’une par rapport à l’autre. Par exemple, la face interne s’étend en regard du rotor et notamment de la roue polaire. Toujours par exemple, les pales et les interpales s’étendent chacune en saillie axiale à partir de la face interne et/ou de la face externe.

Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, au moins une interpale et au moins une pale présentent chacune une première courbure et une deuxième courbure. La première courbure et la deuxième courbure permettent de brasser un maximum d’air lorsque le ventilateur est entraîné en rotation autour de l’axe de rotation.

Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, la première courbure est formée autour d’un premier axe radial, perpendiculaire à l’axe de rotation du ventilateur, la deuxième courbure étant formée autour d’un deuxième axe parallèle audit axe de rotation. Le premier axe et le deuxième axe sont ici propres à chacune des pales et interpales comprenant ces courbures. Par exemple, la première courbure d’une pale ou d’une interpale est réalisée autour du premier axe qui s’étend dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation. Similairement, la deuxième courbure de la pale ou de l’interpale est réalisée autour d’un deuxième axe parallèle à l’axe de rotation.

Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, chaque interpale et chaque pale comprennent une première courbure et une deuxième courbure.

Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, toutes les pales de la pluralité de pales sont identiques entre elles.

Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, toutes les interpales de la pluralité d’interpales sont identiques entre elles.

Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, au moins une interpale présente au moins une courbure identique à celle d’une pale.

Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, une hauteur d’une interpale est égale à une hauteur d’une pale. Ces hauteurs sont mesurées le long d’une direction parallèle à l’axe de rotation entre les extrémités axiales de l’interpale et/ou de la pale.

Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, la pluralité d’interpales est décalée axialement par rapport à la pluralité de pales. Les extrémités axiales de la pluralité de pales s’inscrivent dans des plans différents des plans dans lesquels s’inscrivent les extrémités axiales de la pluralité d’interpales. Par exemple, chacun des plans cités est globalement perpendiculaires à l’axe de rotation.

Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, les pales s’étendent en saillie axiale à partir d’une seule face de la base et les interpales s’étendent de part et d’autre axialement de la base. Plus particulièrement, chaque pale s’étend en saillie d’une face externe de la base, qui peut être définie comme la face tournée à l’opposé de l’ensemble rotor/stator de la machine électrique tournante.

Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, au moins une interpale s’étend majoritairement du côté de la base opposé à celui duquel s’étendent les pales. En d’autres termes, les interpales s’étendent de part et d’autre de la base avec une première portion de l’interpale qui s’étend du même côté de la base que les pales et une deuxième portion de l’interpale qui s’étend du côté opposé axialement, l’interpale étant disposée par rapport à la base de sorte que la deuxième portion présente une hauteur, dans une direction axiale, plus grande que la hauteur de la première portion.

Alternativement, les interpales pourraient s’étendre uniquement à partir d’une des faces de la base. En particulier, les interpales pourraient s’étendre en saillie axiale à partir de la face, s’étendant transversalement, opposée axialement à la face portant les pales.

Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, au moins deux pales et au moins deux interpales sont respectivement agencées symétriquement par rapport à l’axe de rotation. Par exemple, chaque pale de la pluralité de pales est le symétrique d’une autre pale par rapport à l’axe de rotation. Toujours par exemple, chaque interpale de la pluralité d’interpales est le symétrique d’une autre interpale par rapport à l’axe de rotation.

Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, le nombre de total de pales et d’interpales est différent du nombre de pôles du rotor. Cela permet de diminuer le bruit du ventilateur en diminuant certain harmonique.

Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, le nombre total de pales et d’interpales est impair.

Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, le nombre d’interpales est inférieur au nombre de pales.

Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, le ventilateur est réalisé avec au moins un matériau synthétique.

Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, le matériau synthétique est par exemple un matériau plastique et/ou un matériau composite.

Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, le ventilateur est réalisé par moulage et notamment par injection.

La présente invention a également pour objet une machine électrique tournante, comprenant au moins un stator, un rotor et un ventilateur, selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes, monté sur le rotor, le rotor comprenant au moins un élément électromagnétique entouré au moins partiellement d’une roue polaire, la roue polaire comprenant un plateau s’étendant dans une direction transversal à l’axe de rotation et une pluralité de griffes s’étendant globalement axialement à partir du plateau.

Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, au moins une extrémité d’une interpale du ventilateur est disposée partiellement entre deux griffes voisines associées d’une roue polaire. Autrement dit, chaque l’interpale est encadrée par deux griffes voisines associées à la roue polaire. Cela permet d’améliorer le brassage du flux d’air en direction du rotor.

Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, au moins une pale du ventilateur est alignée axialement avec une griffe de la roue polaire. Cela permet d’améliorer le brassage du flux d’air en direction du stator.

D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :

est une représentation partielle et en perspective d’une machine électrique tournante ;

est une représentation éclatée de la machine électrique tournante représentée sur la ;

est une représentation en perspective d’un rotor de la machine électrique tournante représenté sur la , le rotor étant équipé d’un ventilateur selon l’invention ;

est une vue de détails d’une pale et d’une interpale du ventilateur représenté sur la ;

est une représentation en perspective du ventilateur représenté sur la ;

est une vue de côté du ventilateur représenté sur la ;

est une vue de dessus du ventilateur représenté sur la .

Les caractéristiques, variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes par rapport aux autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique et/ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.

Les figures 1 et 2 illustrent une machine électrique tournante 1, pouvant par exemple être utilisée au sein d’un véhicule tel qu’un véhicule automobile ou un drone dans une application de type alternateur, alterno-démarreur, machine réversible ou moteur électrique. Lorsqu’elle fonctionne dans un mode alternateur, la machine électrique tournante 1 transforme l’énergie mécanique en énergie électrique et lorsqu’elle fonctionne en mode moteur, elle transforme l’énergie électrique en énergie mécanique.

A cet effet, la machine électrique tournante 1 comprend, à l’intérieur d’un carter ici formé de deux flasques 2 aptes à être rapportés l’un contre l’autre, un ensemble rotor/stator. Plus particulièrement, l’ensemble rotor/stator, ici à rotor interne, comporte un stator 4, qui est équipé d’un bobinage électrique, non représenté, apte à être relié par une connectique appropriée à un réseau électrique, et un rotor 10 apte à tourner à l’intérieur du stator 4 et rendu solidaire d’un arbre 18 qui s’étend selon un axe de rotation R. Le rotor 10 comporte des éléments électromagnétiques, qui peuvent aussi bien consister en une bobine ou des aimants permanents, aptes à interagir avec un champ magnétique tournant créé par l’alimentation électrique du bobinage.

Le rotor 10 comprend au moins un élément électromagnétique, ici une bobine 12, plus particulièrement visible sur la , une roue polaire 14 et il est rendu solidaire d’un ventilateur 16 selon l’invention. Le rotor 10 est configuré pour être entraîné en rotation autour de l’axe de rotation R, le rotor 10 pouvant entraîner ou être entraîné en rotation par l’arbre 18. Dans cette configuration particulière, chacun des éléments composants le rotor 10, tel que la bobine 12, la roue polaire 14, ainsi que le ventilateur 16 solidaire du rotor 10, est également entraîné en rotation autour de l’axe de rotation R.

Avantageusement, le rotor 10 comprend une première roue polaire 14a et une deuxième roue polaire 14b coopérant l’une avec l’autre pour délimiter une cavité dans laquelle est logée la bobine 12.

Plus précisément, chacune des roues polaires 14a, 14b comprend une paroi transversale de support 20, agencée perpendiculairement à l’axe de rotation du rotor, et une pluralité de griffes 22 participant à délimiter au moins partiellement la cavité dans laquelle est logée la bobine 12. La pluralité de griffes 22 de chacune des roues polaires 14a, 14b s’étend depuis la paroi de support 20 vers l’autre roue polaire 14a, 14b sensiblement le long d’une direction parallèle à l’axe de rotation R. Plus précisément, chaque griffe 22 comprend une embase 23, qui s’étend dans le prolongement de la paroi transversale de support 20, et une extrémité libre 25. Chacune des griffes 22 est disposée à distance d’une autre griffe 22 de sorte qu’un espace soit délimité entre deux griffes 22.

Chaque griffe 22 présente avantageusement une forme de coupe globalement triangulaire de sorte que la pluralité de griffes 22 de la première roue polaire 14a et la pluralité de griffes 22 de la deuxième roue polaire 14b coopèrent l’une avec l’autre et s’emboitent au moins partiellement. Dans cette disposition, l’extrémité libre 25 d’une griffe 22 associée à une roue polaire s’étend sensiblement entre les embases 23 de deux griffes 22 successives associées à l’autre roue polaire.

Le ventilateur 16 est configuré pour être disposé au niveau d’une extrémité axiale du rotor 10 et être entraîné en rotation autour de l’axe de rotation R, le ventilateur 16 étant solidaire du rotor 10. Le ventilateur 16 peut être situé sur l’une des roues polaires 14a, 14b, et plus particulièrement au niveau de la paroi de support 20 de cette roue polaire 14, en étant disposé sur une face externe, s’étendant globalement transversalement, de la paroi de support 20, c’est-à-dire une face tournée à l’opposé de la bobine 12.

Comme mentionné ci-dessus, le ventilateur 16 est positionné sur la première roue polaire 14a correspondant à une roue polaire avant de la machine électrique tournante 1. La roue polaire avant est par ailleurs tournée vers un demi-flasque avant du carter, le demi-flasque avant étant celui disposée à distance de l’électronique de commande de la machine électrique tournante 1 et notamment plus proche axialement de l’organe d’entrainement de la machine que de l’électronique de commande. Le demi flasque arrière est celui plus proche axialement de l’électronique de commande de la machine que de l’organe d’entrainement. Un flux d’air traversant la machine électrique tournante 1 passe tout d’abord par le demi-flasque avant et la roue polaire avant, correspondant ici à la première roue polaire 14a, puis par la roue polaire arrière, correspondant ici à la deuxième roue polaire 14b, et le demi-flasque arrière.

Selon l’invention, et tel que visible sur les figures 3 à 7, le ventilateur 16 comprend au moins une base 24 et une pluralité de pales 26 et d’interpales 30 faisant respectivement saillie de la base 24 en étant disposées sur un pourtour 28 de cette base 24.

Le ventilateur 16 présente globalement une forme annulaire centrée sur l’axe de rotation R, en présentant un pourtour 28 circulaire ainsi qu’un orifice central 32, avantageusement circulaire. L’orifice central 32 traverse la paroi de la base 24, l’orifice circulaire 32 étant destiné à être traversé par l’arbre 18 du rotor 10.

La pluralité de pales 26 et la pluralité d’interpales 30 sont agencées différemment par rapport à la base 24 de telle sorte que la pluralité de pales soit configurée pour guider une partie d’un flux d’air axiale entrant vers un premier flux d’air sortant principalement radialement par rapport au ventilateur 16, et que la pluralité d’interpales 30 soit configurée pour guider une autre partie du flux d’air axiale entrant vers un deuxième flux d’air sortant axialement par rapport au ventilateur 16. Plus précisément, dans l’exemple illustré ici, la pluralité de pales 26 est configurée pour guider le premier flux d’air par exemple vers le stator 4, alors que le pluralité d’interpales 30 est configurée pour guider le deuxième flux d’air par exemple vers le rotor 10. Ce qui permet ainsi de refroidir simultanément le stator 4 et le rotor 10.

Dans l’exemple illustré ici, et dans le contexte où le ventilateur 16 est disposé contre la première roue polaire 14a, la pluralité de pales 26 et la pluralité d’interpales 30 sont réparties en alternance sur le pourtour de la base 24 de telle sorte que chacune des pales 26 est disposée en regard d’une embase 23 des griffes 22 associées à la première roue polaire 14a, et de telle sorte que chacune des interpales 30 est disposée en regard d’une extrémité libre 25 des griffes 22 associées à la deuxième roue polaire 14b. Autrement dit, chacune des interpales 30 est alignée axialement avec l’une des griffes de la deuxième roue polaire 14b et chacune des pales 26 est alignée axialement avec l’une des griffes de la première roue polaire 14a.

Selon une caractéristique de l’invention, notamment visible sur les figures 2 à 6, et tel que cela sera décrit plus en détails ci-après, la pluralité de pales 26 et la pluralité d’interpales 30 peuvent se distinguer l’une de l’autre en ce que les pales sont décalées axialement par rapport aux interpales 30, en considérant la direction axiale parallèle à l’axe de rotation R. Il en résulte que les pales 26 et les interpales 30 prennent des positions différentes par rapport à la base 24. En considérant que les pales 26 et les interpales 30 présentent chacune un bord inférieur 36 tourné vers la deuxième roue polaire 14b, le bord inférieur 36 des pales 26 s’étend dans un plan distinct du plan dans lequel s’étend le bord inférieur 36 des interpales.

Plus particulièrement, le bord inférieur 36 de chacune des pales 26 s’inscrit dans un plan confondu avec le plan dans lequel s’inscrit la base 24, tandis que le bord inférieur 36 de chacune des interpales s’étend entre deux griffes 22 voisines associées à la première roue polaire 14a.

Il en résulte, tel que cela est plus particulièrement visible sur les figures 3 et 4, que chacune des interpales 30 s’étend majoritairement dans l’espace entre deux griffes 22 voisines de la première roue polaire 14a, et plus particulièrement l’espace entre deux embases 23 de ces deux griffes voisines. La pluralité d’interpales 30 est ainsi configurée pour diriger le deuxième flux d’air axialement en direction de la cavité délimitée par les roues polaires 14a, 14b et ainsi refroidir la bobine 12 du rotor 10.

Selon l’invention, le ventilateur 16 est réalisé avec au moins un matériau synthétique. Le matériau synthétique constitutif du ventilateur 16 est par exemple un matériau plastique et/ou un matériau composite.

Selon un exemple de réalisation préféré, le ventilateur 16 est composé dans son intégralité selon un matériau synthétique issu de la liste mentionnée ci-dessus, mais il convient de noter que le ventilateur 16 peut être partiellement composé en matériau synthétique, et peut comprendre un autre type de matériau. A titre d’exemple, le ventilateur 16 peut être une pièce bi-matière, avec une première partie du ventilateur 16 qui est réalisé en matériau synthétique et une deuxième partie du ventilateur qui est réalisée à partir d’un matériau différent de celui composant la première partie du ventilateur. Par exemple, la base 24 pourrait être réalisée avec un matériau métallique afin de faciliter la fixation du ventilateur 16 sur le support 20 de la première roue polaire 14a, et les pales 26 et/ou les interpales 30 pourraient être réalisées avec un matériau synthétique cité ci-dessus.

Le ventilateur 16 est réalisé en tout ou partie avec ce matériau synthétique notamment pour faciliter sa fabrication. Selon l’invention, le ventilateur 16 est réalisé par moulage, et avantageusement par injection. Ce type de fabrication permet d’une part de réaliser plus facilement des formes complexes comme, par exemple, celles des pales 26 et des interpales 30 du ventilateur 16, et d’autre part d’alléger le poids du rotor 10 comparativement à un rotor 10 équipé d’un ventilateur 16 composé en majorité en métal.

On va maintenant décrire plus en détails la forme des pales 26 et les interpales 30 du ventilateur 16 en référence aux figures 3 à 7, avant de décrire avec plus de précisions la disposition de la pluralité de pales 26 et d’interpales 30 sur le ventilateur 16.

Selon l’exemple illustré ici, chaque pale 26 de la pluralité de pales 26 est identique aux autres pales 26, et chaque interpale 30 de la pluralité d’interpales 30 est également identique aux autres interpales 30.

Par ailleurs, au moins une interpale 30 peut prendre une forme sensiblement identique à celle d’une pale 26. Dans ce contexte, et tel qu’illustré sur les figures 3 à 7, chaque interpale 30 de la pluralité d’interpales 30 et chaque pale 26 de la pluralité de pales 26 peuvent prendre une forme identique. Ainsi, dans la suite de la description, une caractéristique décrite pour l’une des pales 26 ou pour l’une des interpales 30 est également applicable aux autres pales 26 de la pluralité de pales 26 et/ou aux autres interpales 30 de la pluralité d’interpales 30, sauf mention contraire. Cependant, il est entendu qu’un ventilateur 16 comprenant au moins une pale 26 et/ou une interpale 30 de forme différente aux autres pales 26 et/ou interpales 30 ne sortirait pas du cadre de l’invention.

Au moins une pale 26 comprend une paroi s’étendant globalement dans un plan sécant au plan dans lequel s’étend la base 24. Cette pale 26 s’étend en saillie du pourtour 28 et d’une face externe 29 de la base, de sorte qu’elle se retrouve du côté de la base correspondant à la face externe de cette dernière. La face externe 29 s’étend globalement transversalement et est opposée axialement à une face interne en regard de la roue polaire 14. La pale 26 prend une forme globalement rectangulaire et présente un bord inférieur 36 et un bord supérieur 38 s’étendant, dans cet exemple, respectivement dans un plan radial, sensiblement perpendiculaire à l’axe de rotation R. La pale 26 comprend également un bord d’attaque 40 et un bord de fuite 42 s’étendant entre les bords supérieur 38 et inférieur 36, de manière sécante au plan dans lequel s’étend la base 24.

On comprend de ce qui précède que le bord supérieur 38 et le bord inférieur 36 constituent les extrémités axiales de la pale 26, lesdits bords étant opposés axialement l’un par rapport à l’autre. Le bord inférieur 36 est le bord le plus proche axialement de la roue polaire 14. Autrement dit pour une pale 26, le bord supérieur 38 est l’extrémité axiale la plus éloignée de la base 24 et le bord inférieur 36 est l’extrémité axiale la plus proche de la base 24. Par exemple ici, le bord inférieur 36 de la pale 26 s’étendant dans un plan sensiblement confondu avec le plan dans lequel s’inscrit la base 24. Le bord d’attaque 40 et le bord de fuite 42 constituent quant à eux les extrémités radiales de la pale 26, le bord d’attaque 40 étant l’extrémité radiale la plus proche du centre du ventilateur 16, le bord de fuite 42 étant l’extrémité radiale la plus éloignée du centre du ventilateur 16. Plus particulièrement ici, le bord d’attaque 40 prend naissance dans la face externe 29 de la base 24 à distance du pourtour 28, de sorte qu’une partie de la pale 26 s’étend directement en saillie axiale de la base et en particulier de la face externe 29. L’autre partie de la pale 26, comportant au moins le bord de fuite 42, s’étend à distance de la base 24, c’est-à-dire que le bord de fuite 42 n’est pas en contact avec la base 24.

Les différents bords de chaque pale 26 tels qu’ils ont été décrits ci-dessus participent à définir deux faces d’orientation des pales globalement radiales et qui consistent en un intrados 48 et un extrados 50. Lorsque le ventilateur 16 est entraîné en rotation autour de l’axe de rotation R, comme représenté par des flèches pleines sur les figures 3, 5 et 7, un flux d’air est forcé à être mis en circulation par la pluralité de pales 26, depuis le centre du ventilateur 16 vers le pourtour 28 du ventilateur 16 en longeant la pluralité de pales 26 depuis leurs bords d’attaque vers leurs bords de fuite et plus particulièrement le long de l’intrados 48 qui est configuré pour diriger le flux d’air radialement vers l’extérieur du ventilateur 16. L’air brassé par les pales du ventilateur est de façon centrifuge dirigé radialement, principalement dans le plan de la base.

Tel que cela est notamment visible sur l’exemple des figures 4 à 7, au moins une pale 26 présente une forme complexe avec deux sens de courbures différents, et plus particulièrement une première courbure 44 et une deuxième courbure 46. Ces courbures 44, 46 permettent par exemple de brasser un maximum d’air lorsque le ventilateur 16 est entraîné en rotation autour de l’axe de rotation R.

La première courbure 44 est formée autour d’un premier axe radial, perpendiculaire à la direction de rotation, la deuxième courbure 46 étant formée autour d’un deuxième axe parallèle à la direction de rotation. Il convient de noter que ce premier axe radial et ce deuxième axe autour desquels sont respectivement formées la première courbure 44 et la deuxième courbure 46 sont propres à chacune des pales 26 comprenant lesdites courbures.

La première courbure 44 de la pale 26, notamment visible sur la , est définie par une forme courbe des bords d’attaque 40 et de fuite 42 de la pale 26. La première courbure 44 de la pale 26 est telle que la partie de la pale s’étendant depuis le bord inférieur 36 est tangente à un plan sensiblement perpendiculaire au plan dans lequel s’étend la base 24 et que la partie de la pale au voisinage du bord supérieur 38 est tangente à un plan sensiblement parallèle au plan dans lequel s’étend la base 24.

Comme évoqué ci-dessus, la pale 26 présente un intrados 48 et un extrados 50, respectivement délimités axialement par les bords inférieur 36 et supérieur 38 et radialement par les bords d’attaque 40 et de fuite 42. L’intrados 48 correspond ici à la face de la pale 26 tournée vers le centre de la courbure, et qui présente un profil concave, l’extrados 50 correspondant à la face de la pale 26 tournée à l’opposé du centre de la courbure, et qui présente un profil convexe.

L’intrados 48 d’une première pale 26 de la pluralité de pales 26 est en regard de l’extrados 50 d’une deuxième pale 26 de la pluralité de pales 26 voisine à la première pale 26 selon le sens de rotation dans lequel le ventilateur 16 est destiné à être mis en rotation. L’intrados 48 de cette première pale et l’extrados 50 de cette pale voisine contribue à délimiter une section de passage du premier flux d’air.

La première courbure 44 des pales 26 est conçue de telle sorte que la première courbure tend à donner au flux d’air brassé par les pales 26 un composante directionnelle axiale.

Il est notable sur la que la première courbure 44 des pales 26 est ici définie par un rayon de courbure et un centre de courbure positionné sur le plan CC, sensiblement parallèle au plan dans lequel s’inscrit la base 24 et positionné de sorte que la base s’étende entre la pale 26 et ledit centre.

La deuxième courbure 46 de la pale 26 est notamment visible sur la et se caractérise par une inclinaison du bord supérieur 38 et du bord inférieur 36 de la pale 26. La deuxième courbure 46 de la pale 26 est définie par une forme courbe des bords supérieur 38 et inférieur 36 de la pale 26. La deuxième courbure 46 est telle que la partie de la pale s’étendant depuis le bord d’attaque 40 est tangente à un plan sensiblement radial et que la partie de la pale au voisinage du bord de fuite 42 est tangente à un plan sensiblement incliné par rapport audit plan radial. La deuxième courbure 46 est ici définie par un rayon de courbure s’étendant dans un plan sensiblement radial. La deuxième courbure 46 des pales 26 est conçue de telle sorte que la deuxième courbure tend à donner au flux d’air brassé par les pales 26 une composante directionnelle dans un plan radial.

La deuxième courbure 46 de la pale 26 est ici moins marquée que la première courbure 44 de la pale 26, c’est-à-dire qu’un rayon de courbure de la deuxième courbure 46 est plus grand qu’un rayon de courbure de la première courbure 44.

Les interpales 30 présentent ici globalement une forme similaire à celle de la pale 26 précédemment décrite, avec une double courbure.

Plus particulièrement, chaque interpale 30 comprend également un bord inférieur 36, un bord supérieur 38, un bord d’attaque 40 et un bord de fuite 42, ces bords participant également à délimiter un intrados 48 et un extrados 50. Chaque interpale 30 présente une première courbure 44 et une deuxième courbure 46, similairement à ce qui a été décrit ci-dessus concernant les première et deuxième courbures 44, 46 de la pale 26.

La deuxième courbure 46 des interpales présente le même rayon de courbure que celui de la deuxième courbure des pales 26. La première courbure 44 des interpales présente également le même rayon de courbure que celui de la première courbure des pales, de sorte qu’il peut être évoqué que la forme d’une interpale est sensiblement identique à celle d’une pale. Il est notable sur la que la première courbure 44 des interpales 30 est ici définie par un rayon de courbure et un centre de courbure positionné sur le plan CC précédemment évoqué, dans lequel sont positionnés les centres de courbure associés aux premières courbures des pales 26.

Comme mentionné auparavant, les interpales 30 et les pales 26 peuvent être décalées axialement les unes par rapport aux autres. Dans l’exemple illustré, le bord supérieur 38 de l’interpale 30 s’étend dans un plan distinct du plan dans lequel s’inscrit la base 24. Contrairement aux bords inférieurs 36 des pales 26, le bord supérieur 38 des interpales 30 ne s’étend ici pas dans le prolongement du plan dans lequel s’inscrit la base 24. Le bord supérieur 38 des interpales 30 s’étend axialement à l’opposé du bord inférieur 36 de l’interpale 30 de sorte que la base s’étende entre lesdits bords 36, 38 de l’interpale 30.

Par ailleurs ici, une hauteur mesurée le long d’une direction perpendiculaire au plan dans lequel s’inscrit la base 24 entre le bord inférieur 36 de l’interpale 30 et la base 24 est inférieure à une hauteur mesurée entre le bord supérieur 38 de la pale 26 et la base 24.

Chaque interpale 30 s’étend dans cet exemple de part et d’autre de la base 24, et tel que cela est visible sur les figures, l’interpale s’étend majoritairement du côté axial opposé à la face externe 29 de la base 24, c’est-à-dire à l’opposé des pales 26. En d’autres termes, le bord supérieur 38 de l’interpale 30 est l’extrémité axiale de l’interpale 30 la plus proche axialement de la base 24 et la plus éloignée axialement de la bobine du rotor 12, alors que le bord inférieur 36 de l’interpale 30 est l’extrémité axiale de l’interpale 30 la plus éloignée axialement de la base 24 et la plus proche axialement de la bobine du rotor 12.

Par exemple, une première hauteur H1 de la pale 26 présente une dimension sensiblement identique à une dimension d’une deuxième hauteur H2 de l’interpale 30, lesdites hauteurs étant mesurée dans une direction axiale. Tel qu’illustré sur la , la première hauteur H1 de la pale 26 est mesurée le long d’une direction parallèle à l’axe de rotation R et entre un premier plan A1 perpendiculaire à l’axe de rotation R et passant par le bord supérieur 38 de la pale 26 et un deuxième plan A2 perpendiculaire à l’axe de rotation R et passant par le bord inférieur 36 de la pale 26. La deuxième hauteur H2 de l’interpale 30 est quant à elle mesurée le long d’une direction parallèle à l’axe de rotation R et entre un troisième plan A3 perpendiculaire à l’axe de rotation R et passant par le bord supérieur 38 de l’interpale 30 et un quatrième plan A4 perpendiculaire à l’axe de rotation R et passant par le bord inférieur 36 de l’interpale 30.

Les extrémités axiales de chaque pale 26 s’inscrivent ici dans des plans différents des plans dans lesquels s’inscrivent les extrémités axiales de chaque interpale 30. Plus concrètement, les premier et deuxième plans A1, A2, constituant les limites axiales entre lesquelles les extrémités axiales de chacune des pales 26 s’étendent, sont distincts des troisième et quatrième plans A3, A4, constituant quant à eux les limites axiales entre lesquelles les extrémités axiales de chacune des interpales 30 s’étendent. Il résulte de ce décalage axial entre pales et interpales que chacune des interpales 30 s’étend de part et d’autre de la base 24 à l’opposé de la pluralité de pales 26 tandis que chacune des pales 26 s’étend d’un même côté de la base, en saillie de la face externe 29 de cette base 24.

Par exemple, au moins une partie d’une interpale 30 s’étend axialement du même côté de la base que les pales 26. Tel que cela est plus particulièrement visible sur la , l’interpale 30 comprend une nervure 52 s’étendant depuis la base 24 dans la même direction que la pluralité de pales 26. On comprend que l’interpale 30 comprend une première portion s’étendant depuis la base 24 à l’opposé de la pluralité de pales 26 et une deuxième portion composée au moins en partie par la nervure 52. Par exemple, la nervure 52 s’étend axialement en saillie au moins en partie à partir de la face externe 29. Cette deuxième portion a pour fonction principal d’augmenter la force de brassage du second flux d’air afin de capter une plus grande quantité d’air pour former ledit second flux d’air, tandis que la première portion permet de guider le premier flux d’air axialement entre deux griffes voisines de la roue polaire correspondante, c’est-à-dire vers l’intérieur du rotor et ici vers la bobine 12.

De plus, et tel qu’illustré sur l’exemple de la , une première largeur L1 mesurée entre le centre du ventilateur 16 et le bord d’attaque 40 de l’interpale 30 le long d’un rayon du ventilateur 16 est similaire à une deuxième largeur L2 mesurée entre le centre du ventilateur 16 et le bord d’attaque 40 de la pale 26 le long d’un rayon du ventilateur 16. Autrement dit, le bord d’attaque 40 de l’interpale 30 et le bord d’attaque 40 de la pale 26 sont situés à la même distance du centre du ventilateur 16.

On comprend ici que les bords d’attaque 40 de chacune des pales 26 et les bords d’attaque 40 de chacune des interpales 30 s’inscrivent dans un même cercle dont le centre est confondu avec le centre du ventilateur 16. De façon similaire, les bords de fuite 42 de chacune des pales 26 et les bords de fuite 42 de chacune des interpales 30 s’inscrivent dans un même cercle dont le centre est confondu avec le centre du ventilateur 16, ce cercle présentant un rayon différent du rayon du cercle dans lesquels s’inscrivent les bords d’attaque 40 de chacune des pales 26 et de chacune des interpales 30.

Il en résulte que si les interpales 30 diffèrent des pales 26 du fait de leur agencement axial, avec notamment un décalage axial entre la pluralité de pales et la pluralité d’interpales, ces pales et interpales présentent sensiblement radialement le même agencement.

On comprend de ce qui précède que la disposition et la forme des interpales 30 et des pales 26 optimisent le guidage de flux d’air radialement vers le stator 4 de la machine électrique tournante 1, et axialement vers la bobine 12 du rotor 10. Tel qu’illustré sur l’exemple des figures 3, 5 et 7, au moins deux pales 26 de la pluralité de pales 26 et au moins deux interpales 30 de pluralité d’interpales 30 sont respectivement agencées symétriquement par rapport à l’axe de rotation R. Cette répartition symétrique participe à assurer un équilibre lors de la rotation du ventilateur 16, et à favoriser une meilleure répartition des flux d’air sur tout le pourtour 28 du ventilateur 16.

Par ailleurs, tel qu’illustré dans cet exemple, le nombre total de pales 26 et d’interpales 30 peut être impair, le nombre d’interpales 30 étant inférieur par rapport au nombre de pales 26 de sorte qu’une des interpales 30 n’est pas associée à une autre interpale 30 symétrique et que deux pales 26 se succèdent sur le pourtour 28 du ventilateur 16.

De manière alternative, dans un exemple de réalisation ici non représenté, il peut être prévu que le nombre total de pales et d’interpales soit pair, avec un nombre pair de pales et un nombre pair de pales, chaque interpale 30 de la pluralité d’interpales 30 étant respectivement agencée symétriquement par rapport à une autre interpale 30 selon l’axe de rotation R.

Selon l’exemple illustré ici, le ventilateur 16 comprend huit pales 26 et sept interpales 30. Cette différence entre le nombre de pales 26 et d’interpales 30 permet de diminuer la production d’ondes acoustiques pouvant être entendues et ressenties par les usagers d’un véhicule sur lequel est installée la machine électrique tournante 1, tout en présentant une production de flux d’air suffisant pour refroidir à la fois le stator 4 et le rotor 10 de la machine électrique tournante 1.

Telle qu’ils viennent d’être décrits, de manière générale puis dans une description détaillée, le ventilateur et la machine électrique tournante associée répondent au but que l’invention s’était fixé, dans la mesure où différentes configurations de moyens d’entraînement de flux d’air sont prévues pour générer par ce ventilateur deux flux d’air dirigés principalement selon deux directions perpendiculaires, l’un plus particulièrement dirigé vers le stator de la machine électrique tournante et le bobinage associé et l’autre plus particulièrement dirigé vers l’intérieur du rotor et les éléments électromagnétiques qui y sont logés.

La présente invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici et elle s’étend également à tout moyen et configuration équivalents ainsi qu’à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens.

Claims (10)

1. Ventilateur (16) d’une machine électrique tournante (1) composée d’au moins un stator (4) et d’un rotor (10) configuré pour être entraîné en rotation autour d’un axe de rotation (R), le ventilateur (16) étant destiné à être monté sur une extrémité axiale du rotor (10) et entraîné en rotation autour de l’axe de rotation (R), le ventilateur (16) comprenant une base (24) et une pluralité de pales (26) faisant saillie de la base (24), la pluralité de pales (26) étant configurée pour guider un premier flux d’air radialement par rapport au ventilateur (16), caractérisé en ce que le ventilateur (16) comprend une pluralité d’interpales (30) faisant saillie de la base (24) configurée pour guider au moins en partie un deuxième flux d’air axialement par rapport au ventilateur (16).
2. Ventilateur (16) selon la revendication précédente, dans lequel la pluralité d’interpales (30) est décalée axialement par rapport à la pluralité de pales (26).
3. Ventilateur (16) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les pales (26) s’étendent en saillie axiale à partir d’une seule face transversale de la base (24) et dans lequel les interpales (30) s’étendent de part et d’autre axialement de la base (24).
4. Ventilateur (16) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les interpales (30) sont disposées en alternance avec les pales (26) sur une circonférence de la base (24) du ventilateur (16).
5. Ventilateur (16) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins une interpale (30) et au moins une pale (26) présentent chacune une première courbure (44) et une deuxième courbure (46).
6. Ventilateur (16) selon la revendication précédente, dans lequel la première courbure (44) est formée autour d’un premier axe radial, perpendiculaire à l’axe de rotation (R), la deuxième courbure (46) étant formée autour d’un deuxième axe parallèle audit axe de rotation (R).
7. Ventilateur (16) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la base (24) présente un pourtour (28) externe et en ce que les pales (26) et les interpales (30) s’étendent radialement à partir dudit pourtour externe.
8. Machine électrique tournante (1) comprenant au moins un stator (4), un rotor (10) et un ventilateur (16), selon l’une quelconque des revendications précédentes, monté sur le rotor, le rotor (10) comprenant au moins un élément électromagnétique (12) entouré au moins partiellement d’une roue polaire (14, 14a, 14b), la roue polaire comprenant un plateau s’étendant dans une direction transversal à l’axe de rotation (R) et une pluralité de griffes (22) s’étendant globalement axialement à partir du plateau.
9. Machine électrique tournante (1) selon la revendication précédente, dans laquelle au moins une extrémité d’une interpale (30) du ventilateur (16) est disposée partiellement entre deux griffes (22) voisines associées d’une roue polaire (14, 14a, 14b).
10. Machine électrique tournante (1) selon l’une des revendications 8 ou 9, dans laquelle au moins une pale (26) du ventilateur (16) est alignée axialement avec une griffe (22) de la roue polaire (14, 14a, 14b).