WO2022128900A1 - Dispositif d'interconnexion pour une machine electrique tournante - Google Patents

Dispositif d'interconnexion pour une machine electrique tournante Download PDF

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WO2022128900A1
WO2022128900A1 PCT/EP2021/085459 EP2021085459W WO2022128900A1 WO 2022128900 A1 WO2022128900 A1 WO 2022128900A1 EP 2021085459 W EP2021085459 W EP 2021085459W WO 2022128900 A1 WO2022128900 A1 WO 2022128900A1
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WO
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support
flange
transverse wall
machine
radially
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/085459
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English (en)
Inventor
Hugues Gervais
Gregory Godefroy
Christopher Riche
Charlie Zanella
Patrick CHOQUEZ
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur
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Publication date
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/207—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium with openings in the casing specially adapted for ambient air
    • H—ELECTRICITY
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/22—Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
    • H02K5/225—Terminal boxes or connection arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine

Definitions

  • the invention relates in particular to an electrical interconnection device for a rotating machine.
  • a reversible machine is a rotating electric machine capable of working reversibly, on the one hand, as an electric generator in alternator function and, on the other hand, as an electric motor, for example to start the heat engine of the vehicle such than a motor vehicle.
  • a rotating electrical machine comprises a rotor that rotates about an axis and a fixed wound stator.
  • the stator winding is connected to an electronic assembly 1 .
  • alternator mode when the rotor is rotating, it induces a magnetic field in the stator which the electronic assembly 1 transforms into electric current in order to supply the electrical consumers of the vehicle and recharge the battery.
  • motor mode the stator is electrically powered and induces a magnetic field driving the rotor in rotation, for example to start the heat engine.
  • the present invention aims to avoid the disadvantages of the prior art. To this end, the present invention therefore aims to provide a device for coupling an electronic assembly 1 and a rotating electrical machine 3.
  • the device for interconnecting phase outputs of an X-axis machine to a power stage comprises a support carrying at least one electrical conductor suitable for electrically connecting the phase outputs with the power stage , the support being adapted to be mounted on a wall transverse to the axis X of a flange of the machine, this transverse wall having an outer diameter, at least one phase outlet opening in a radially outer zone and at least one central opening in a radially inner zone, the support being adapted to extend radially between an outer diameter adapted to at least partly cover the phase outlet opening and an inner diameter adapted to clear at least partly the central opening arranged in this transverse wall.
  • the present invention also relates to a rotating electrical machine comprising a front flange and a rear flange forming a casing surrounding a wound stator, the wound stator having phase outputs, a device whose support is mounted on a wall transverse to the axis X of the rear flange of the machine, this transverse wall having an outer diameter, at least one phase outlet opening in a radially outer zone and at least one central opening in a radially inner zone, the support extending radially to the - beyond the outer diameter of the side wall of the flange in a deflection portion.
  • the deflection portion carries at least one end of the conductor forming a connection lug to the power stage.
  • the support comprises an annular wedging portion adapted to cooperate with an annular connection zone of the transverse wall of the rear flange, to wedge the support axially and radially on the transverse wall of the rear flange.
  • the support comprises a closure portion extending radially from the wedging portion to the outer diameter of the transverse wall of the flange, the closure portion covering at least in part a phase output hearing, the shutter portion carrying at least one end of the conductor adapted to be connected to a phase output.
  • the detection portion and/or the shutter portion extend over an angular sector of the periphery around the axis X of less than 240°.
  • the deflection portion and/or the closure portion have cutouts adapted to locally reduce the outer diameter of the support.
  • the support has at least one through opening adapted to be traversed by a phase output.
  • the opening has an oblong section in a plane transverse to the X axis.
  • At least one end of an electrical conductor suitable for electrically connecting a phase output extends into an opening.
  • the present invention therefore makes it possible to facilitate the assembly of the electronic assembly with the machine. This reduces the manufacturing cost and improves the robustness of the assembly obtained.
  • the proposed device advantageously makes it possible to limit a flow of hot air re-entering the machine through the flange openings. The cooling of the machine is thus improved and its performance is optimized.
  • the [Figure 1] is an exploded view of the electronic assembly, the device according to the invention and the rotating electrical machine.
  • the [Figure 2] is a perspective view of the machine.
  • the [Figure 3] is a top view of the device according to a first embodiment.
  • [0022] is a top view of the device according to a second embodiment.
  • the [Figure 5] is a diagram illustrating the passage openings of phase outputs in the device according to the invention.
  • the designations axial, radial refer to the axis X passing through the shaft at its center.
  • the axial direction corresponds to the X axis, an axial plane being a plane extending around the X axis.
  • the radial directions correspond to directions perpendicular to the X axis.
  • the internal denomination corresponding to an element oriented towards the axis, or closer to the axis with respect to a second element, the external denomination denoting a distance from the axis.
  • a plane extending perpendicular to the X axis is a transverse plane.
  • Figure 1 is an exploded view of a compact and polyphase rotary electrical machine, in particular for a motor vehicle, as well as an electronic assembly.
  • This rotating electrical machine transforms mechanical energy into electrical energy, in alternator mode, and can operate in motor mode to transform electrical energy into mechanical energy.
  • This rotating electrical machine is, for example, an alternator, an alternator-starter, a reversible machine or an electric motor.
  • the rotating electrical machine illustrated in Figure 2 comprises a casing. Inside this casing, it further comprises a shaft, a rotor integral in rotation with the shaft and a stator surrounding the rotor. The rotational movement of the rotor takes place around an X axis.
  • the rotor is for example a claw rotor (not visible) comprising two pole wheels.
  • Each pole wheel is made up of a plate oriented transversely, a plurality of claws forming magnetic poles and a cylindrical core.
  • the rotor has a coil wound around the core.
  • the slip rings belonging to the collector are connected by wire connections to said coil.
  • the rotor can also include magnetic elements, such as permanent magnets, interposed between two adjacent claws.
  • the rotor can be formed from a stack of laminations housing permanent magnets forming the magnetic poles.
  • the stator comprises a body in the form of a stack of laminations provided with notches, for example of the semi-closed or open type, each equipped with a notch insulator for mounting an electrical winding .
  • This winding crosses the notches of the body and forms a front bun and a rear bun on either side of the body.
  • the casing comprises a front flange and a rear flange 30 assembled as illustrated in FIG. These flanges are hollow in shape and each carry, centrally, a respective ball bearing for the rotational mounting of the shaft.
  • the casing comprises fastening means allowing the mounting of the rotary electrical machine in the vehicle.
  • a pulley is fixed to a front end of the shaft, at the level of the front flange, for example using a nut resting on the bottom of the cavity of this pulley. This pulley makes it possible to transmit the rotational movement from the belt to the shaft or to the shaft to transmit its rotational movement to the belt.
  • the rear end of the shaft carries, here, slip rings belonging to a collector. Brushes belonging to a brush holder are arranged so as to rub on the slip rings.
  • the brush holder is connected to a voltage regulator or control module.
  • the rear plate 30, on the electronic assembly side 1, is typically cylindrical in shape around the axis X of revolution.
  • the rear flange has an axial wall 32 extending around the axis X and is closed on the side opposite the front flange by a transverse wall 31.
  • the rear flange 30 includes in particular central openings 310 in a radially inner zone 311 of the transverse wall 31 and axial openings 320 in the axial wall 32 of the flange.
  • the central vents 310 are arranged around the axis X. They are advantageously regularly arranged around the axis of the machine on either side of the brush holder.
  • the rear flange also includes phase outlet openings 330 in a radially outer zone 313 of the transverse wall 31 .
  • the phase outlet vents 330 are radially exterior with respect to the central vents.
  • the transverse wall 31 is for example such that the radially outer zone 313 extends continuously from the radially inner zone 311, via a connection zone 312 which accompanies any axial offset between the radially inner zone and the radially outer zone.
  • the radially outer zone 313 extends radially to the outer diameter of the transverse wall ⁇ .
  • An inverter shown in Figure 1 is mounted on the rear plate 30 and forms the electronic assembly 1 of the machine.
  • the inverter comprises a power stage making it possible to receive or supply an electrical power signal to the electrical phases of the winding.
  • the power stage comprises at least one power module 10 comprising a power terminal arranged to be electrically connected to a phase output to form a phase connection.
  • the power module forms a voltage rectifier bridge to transform the alternating voltage generated by the phases of the stator into a direct voltage and/or, conversely, to transform a direct voltage into an alternating voltage to supply the phases of the stator.
  • the inverter also comprises a control stage comprising a control module allowing in particular to regulate the voltage injected via the brush holder to the rotor and to interface with an external computer of the vehicle.
  • the power stage and the control stage are stacked on top of each other in an axial direction. More particularly in this example, the power stage comprises a heat sink mounted on the flange, the power module 10 being mounted on said heat sink.
  • the inverter 1 also comprises at least one capacitor making it possible to carry out a filtering of the electrical signals of the inverter.
  • the capability is arranged in a capability block which may contain one or more capabilities.
  • the winding ends to be connected to the power module 10 come out of the rear plate 30 through the phase output openings 330 and are electrically connected to the rectifier bridge.
  • a phase outlet louvre 330 has a diameter typically of the order of 1 to 2 cm suitable for guiding therein one end of the winding to be interconnected, avoiding it being in contact with the metal flange which could cause a short- circuit.
  • the arrangement of the winding ends to be connected to the power module 10 can be variable.
  • the winding ends may in particular not come out opposite the terminals of the power module 10 to which they must be connected. It is in this case necessary to adapt the position in particular angularly of the winding ends to bring them close to the terminal of the power module 10 to be connected.
  • the invention therefore provides an interconnection device 2.
  • the device is mounted between the dissipator of the electronic assembly 1 and the wall transverse to the axis X of the rear plate. It is for example held by clamping between the flange 30 and the dissipator.
  • the device 2 illustrated in Figure 3 comprises an insulating support 200, for example plastic, in which are molded electrical conductors 23, for example copper. Drivers are thus better protected.
  • the conductor 23 is advantageously only partially molded, that is to say that at one of its ends a part of the conductor extends substantially transversely to the plane of extension of the support 200 forming a tab 231 .
  • the ends of each conductor 230, 231 are advantageously positioned according to the position of the phase output louvres 330 and of the terminals of the power module 10, respectively close to the end of the winding to be connected and close to the terminal of the module power 10.
  • the leg 231 of transverse extension will advantageously be connected to the terminal of the power module.
  • the other end of conductor 230 will be locally uncovered/stripped so that it can be connected to the corresponding winding end.
  • the invention therefore also proposes to close said phase output openings of the flange as much as possible by the interconnector support.
  • the interconnection and shutter functions are therefore performed by one and the same part 2, the support 200 of which is in one piece.
  • the support 200 advantageously has an annular shape extending between an internal diameter 01 adapted to clear the central openings of the flange 310, so as to allow the flow of air entering the machine, and an external diameter 02. outside diameter 02 is such that the support extends radially beyond the phase outlet openings 330.
  • the phase outlet openings 330 of the flange are therefore for the most part covered by the support with the exception of small openings 210 emerging provided in the support 200 substantially axially opposite the openings 330.
  • An opening 210 in the support is advantageously of just sufficient size to pass one winding end through it.
  • An opening 210 typically has a diameter of the order of 2 to 5 mm.
  • the end 230 of the conductor at connect to a phase output advantageously extends into this opening 210.
  • the winding end to be connected is inserted into the opening 210 then welded to the end 230.
  • the winding end is thus connected to the tab 231 of the same conductor 23, tab 231 being connected to power module 10.
  • the openings 210 advantageously have an oblong section in a plane transverse to the X axis. around the winding end through the opening.
  • the support 200 being made of insulating material, the contact between the end of the winding and the support does not pose any problem.
  • the openings 210 advantageously have, for example, a diameter which decreases along the direction of the axis X.
  • the opening 210 has a inverted funnel shape, that is to say that the diameter of the opening decreases between the open end of the opening on the flange side and the open end of the opening on the power module side.
  • the openings 210 thus being as small as possible, the undesirable looping of hot air through the phase vents is avoided.
  • the openings have an oblong cross-section in the plane transverse to the X axis. For example, they advantageously have a circular cross-section.
  • the support 200 extends radially over all or part of the circumference of the outer diameter of the transverse wall of the flange of the machine.
  • the outer diameter 02 of the support 200 can advantageously be greater than the outer diameter ⁇ of the transverse wall of the flange 31 on which it is mounted, so as to offset as much as possible the flow of air leaving the radial openings of the flange.
  • the support 200 extends radially continuously from the inside to the outside between the inside diameter 01 and the outside diameter 02 of the support 200, into an annular wedging portion 20, an annular closing portion 21 and an annular deflection portion 22.
  • the annular wedging portion 20 covers the annular connection zone of the transverse wall of the flange 312 by marrying the hook linked to the axial offset of the surface of the transverse wall of the flange 31 .
  • the support 200 is thus wedged axially and radially on the transverse wall of the flange 31 .
  • the face of the support intended to face the flange may also have a plurality of reliefs, some of the reliefs of said face of the support being complementary to reliefs of the flange so as to further improve this wedging making it possible to constitute an angular indexing between the two parts .
  • the surface of the transverse wall 312 does not have a recess, the wedging portion 20 extending radially substantially in a plane towards the axis from the closing portion 21 .
  • the annular closure portion 21 extends between the annular wedging portion 20 and the diameter ⁇ of the transverse wall of the flange 31, and at least partially covers the phase outlet vents 330.
  • the deflection portion 22 s extends annularly beyond the diameter of the transverse wall ⁇ of the flange 31 .
  • the deflection portion can for example carry the tabs 231 to be connected to the power module, in the case where the electronic assembly has a diameter greater than the diameter of the machine for example.
  • the closure 21 and deflection 22 portions may extend only over part of the circumference of the outer diameter ⁇ of the transverse wall of the flange 31 (FIG. 4) in the case, for example, where the outlet vents of phase are distributed over only part of this periphery, so as to cover the transverse wall 31 with as little support as possible.
  • Said shuttering 21 and deflection 22 portions can advantageously only extend over an angular sector of the periphery around the axis X of less than 240°.
  • the conductors 23 can advantageously extend into the support 200 so that the ends to be connected to the winding ends are located in the closure portion 21, and the tabs 231 to be connected to the terminals of the power module are located in the deflection portion 22. This is particularly advantageous when the terminals of the power module 10 are offset beyond the diameter of the transverse wall of the flange 31 .
  • the outer diameter of the support 200 being substantially the same as an outer diameter of the electronic assembly, this avoids diametrically increasing the size of the machine.
  • the conductors 23 are advantageously arranged in pairs, with along the periphery of the support, two C-shaped conductors then two S-shaped conductors and again two C-shaped conductors.
  • the ends 230 are advantageously grouped into two groups of three ends equidistant from each other, which corresponds to the positions of the phase outputs.
  • Ends 231 are arranged in three pairs. One of the pairs includes the ends 231 of two S-shaped conductors. The other two pairs include the ends 231 of two adjacent C-shaped conductors.
  • the ends 231 are thus advantageously arranged in the same way as the outputs of the power module to be connected.
  • the cooling is however further improved in the case where a minimum of the transverse wall 31 of the flange is covered by the support. It may for example be advantageous to provide cutouts 201 in the support so that parts of the support not carrying conductors are removed. Such a cut-out allows the support 200 to cover a minimum of the surface of the transverse wall of the flange 31 . Such cutting also makes it possible to minimize the use of material, which limits weight and cost.
  • the cutouts 201 illustrated in FIG. 4 are made in the closure 21 and deflection 22 portions, thus locally reducing the diameter of the support 200.
  • the closure and deflection portions then become discontinuous, along the periphery the diameter of the transverse wall of the flange.
  • the inside diameter of the support also advantageously has notches and tongues 202 in the extension plane of the support, illustrated in FIG. 3, so as to fit better between the flange 30 and the electronics 1 and follow the contours.
  • the present invention finds applications in particular in the field of alternators or reversible machines, but it could also apply to any type of rotating machine.

Landscapes

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Abstract

La présente invention propose un dispositif (2) pour interconnecter des sorties de phase d'une machine (3) d'axe X à un étage de puissance, le dispositif comprenant un support (200) portant au moins un conducteur électrique (23) adapté pour connecter électriquement les sorties de phase avec l'étage de puissance, le support (200) étant adapté pour être monté sur une paroi transversale (31) à l'axe X d'un flasque de la machine (30), cette paroi transversale ayant un diamètre extérieur (δ), au moins une ouïe de sortie de phase (330) dans une zone radialement extérieure et au moins une ouïe centrale (310) dans une zone radialement intérieure, le support (200) étant adapté pour s'étendre radialement entre un diamètre extérieur (φ2) adapté pour couvrir au moins en partie l'ouïe de sortie de phase (330) et un diamètre intérieur (φ1) adapté pour dégager au moins en partie l'ouïe centrale (310) ménagée dans cette paroi transversale (31).

Description

Description
Titre de l’invention : dispositif d’interconnexion pour une machine électrique tournante
[0001 ] (L’invention concerne notamment un dispositif d’interconnexion électrique pour une machine tournante.
[0002] L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des machines électriques tournantes telles que les alternateurs, les alterno-démarreurs ou encore les machines réversibles ou les moteurs électriques. On rappelle qu’une machine réversible est une machine électrique tournante apte à travailler de manière réversible, d’une part, comme générateur électrique en fonction alternateur et, d’autre part, comme moteur électrique par exemple pour démarrer le moteur thermique du véhicule tel qu’un véhicule automobile.
[0003] Une machine électrique tournante comprend un rotor mobile en rotation autour d’un axe et un stator bobiné fixe. Le bobinage statorique est connecté à un ensemble électronique 1 . En mode alternateur, lorsque le rotor est en rotation, il induit un champ magnétique au stator que l’ensemble électronique 1 transforme en courant électrique afin d’alimenter les consommateurs électriques du véhicule et de recharger la batterie. En mode moteur, le stator est alimenté électriquement et induit un champ magnétique entraînant le rotor en rotation par exemple pour démarrer le moteur thermique.
[0004] Selon le type de bobinage statorique, le positionnement relatif des extrémités de bobinage à connecter par rapport aux bornes de l’ensemble électronique 1 peut varier et l’assemblage de la machine à l’ensemble électronique 1 peut parfois s’avérer compliqué.
[0005] La présente invention vise à permettre d’éviter les inconvénients de l’art antérieur. [0006] A cet effet, la présente invention a donc pour objectif de proposer un dispositif permettant d’accoupler un ensemble électronique 1 et une machine électrique tournante 3.
[0007] Selon la présente invention, le dispositif pour interconnecter des sorties de phase d’une machine d’axe X à un étage de puissance comprend un support portant au moins un conducteur électrique adapté pour connecter électriquement les sorties de phase avec Tétage de puissance, le support étant adapté pour être monté sur une paroi transversale à l’axe X d’un flasque de la machine, cette paroi transversale ayant un diamètre extérieur, au moins une ouïe de sortie de phase dans une zone radialement extérieure et au moins une ouïe centrale dans une zone radialement intérieure, le support étant adapté pour s’étendre radialement entre un diamètre extérieur adapté pour couvrir au moins en partie l’ouïe de sortie de phase et un diamètre intérieur adapté pour dégager au moins en partie l’ouïe centrale ménagée dans cette paroi transversale.
[0008] La présente invention concerne également une machine électrique tournante comprenant un flasque avant et un flasque arrière formant un carter entourant un stator bobiné, le stator bobiné présentant des sorties de phase, un dispositif dont le support est monté sur une paroi transversale à l’axe X du flasque arrière de la machine, cette paroi transversale ayant un diamètre extérieur, au moins une ouïe de sortie de phase dans une zone radialement extérieure et au moins une ouïe centrale dans une zone radialement intérieure, le support s’étendant radialement au-delà du diamètre extérieur de la paroi latérale du flasque en une portion de déflection.
[0009] Selon une réalisation, la portion de déflection porte au moins une extrémité du conducteur formant une patte de connexion à l’étage de puissance.
[0010] Selon une réalisation, le support comprend une portion annulaire de calage adaptée pour coopérer avec une zone annulaire de raccordement de la paroi transversale du flasque arrière, pour caler axialement et radialement le support sur la paroi transversale du flasque arrière
[0011 ] Selon une réalisation, le support comprend une portion d’obturation s’étendant radialement de la portion de calage au diamètre extérieur de la paroi transversale du flasque, la portion d’obturation couvrant au moins en partie une ouïe de sortie de phase, la portion d’obturation portant au moins une extrémité du conducteur adaptée pour être connectée à une sortie de phase.
[0012] Selon une réalisation, la portion de détection et/ou la portion d’obturation s’étendent sur un secteur angulaire du pourtour autour de l’axe X inférieur à 240°.
[0013] Selon une réalisation, la portion de déflection et/ou la portion d’obturation présentent des découpes adaptées pour réduire localement le diamètre extérieur du support.
[0014] Selon une réalisation, le support présente au moins une ouverture débouchante adaptée pour être traversée par une sortie de phase.
[0015] Selon une réalisation, l’ouverture a une section oblongue dans un plan transverse à l’axe X.
[0016] Selon une réalisation, au moins une extrémité d’un conducteur électrique adaptée pour connecter électriquement une sortie de phase s’étend dans une ouverture.
[0017] La présente invention permet donc de faciliter l’assemblage de l’ensemble électronique avec la machine. On réduit ainsi le coût de fabrication et on améliore la robustesse de l’ensemble obtenu. Le dispositif proposé permet avantageusement de de limiter un flux d’air chaud re-entrant dans la machine par des ouïes du flasque. Le refroidissement de la machine est ainsi amélioré et son rendement est optimisé.
[0018] La présente invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de l’invention et de l’examen des dessins annexés.
[0019] La [Figure 1 ] est une vue éclatée de l’ensemble électronique, du dispositif selon l’invention et de la machine électrique tournante.
[0020] La [Figure 2] est une vue en perspective de la machine.
[0021 ] La [Figure 3] est une vue de dessus du dispositif selon un premier mode de réalisation. [0022] La [Figure 4] est une vue de dessus du dispositif selon un deuxième mode de réalisation.
[0023] La [Figure 5] est un schéma illustrant les ouvertures de passage de sorties de phase dans le dispositif selon l’invention.
[0024] Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent les mêmes références d’une figure à l’autre. On notera également que les différentes figures ne sont pas nécessairement à la même échelle.
[0025] Les modes de réalisation qui sont décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs ; on pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur. En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique. Dans un tel cas, mention serait faite dans la présente description.
[0026] Dans la suite de la description, les dénominations axiales, radiales, se réfèrent à l’axe X traversant en son centre l’arbre. La direction axiale correspond à l'axe X, un plan axial étant un plan s’étendant autour de l’axe X. Les directions radiales correspondent à des directions perpendiculaires, à l'axe X. Pour les directions radiales, la dénomination intérieure correspondant à un élément orienté vers l’axe, ou plus proche de l’axe par rapport à un second élément, la dénomination extérieure désignant un éloignement de l’axe. Un plan s’étendant perpendiculairement à l’axe X est un plan transversal.
[0027] La figure 1 est une vue éclatée d’une machine électrique tournante compacte et polyphasée, notamment pour véhicule automobile, ainsi qu’un ensemble électronique. Cette machine électrique tournante transforme de l’énergie mécanique en énergie électrique, en mode alternateur, et peut fonctionner en mode moteur pour transformer de l’énergie électrique en énergie mécanique. Cette machine électrique tournante est, par exemple, un alternateur, un alterno- démarreur, une machine réversible ou un moteur électrique. [0028] La machine électrique tournante illustrée à la figure 2 comporte un carter. A l'intérieur de ce carter, elle comporte, en outre, un arbre, un rotor solidaire en rotation de l’arbre et un stator entourant le rotor. Le mouvement de rotation du rotor se fait autour d’un axe X.
[0029] Dans cet exemple, le rotor est par exemple un rotor à griffe (non visible) comportant deux roues polaires. Chaque roue polaire est formée d’un plateau orienté transversalement, d’une pluralité de griffes formants des pôles magnétiques et d’un noyau cylindrique. Le rotor comporte une bobine enroulée autour du noyau. Par exemple, les bagues collectrices appartenant au collecteur sont reliées par des liaisons filaires à ladite bobine. Le rotor peut également comporter des éléments magnétiques, tels que des aimants permanents, interposés entre deux griffes adjacentes. Alternativement, le rotor peut être formé d’un paquet de tôles logeant des aimants permanents formant les pôles magnétiques.
[0030] Dans cet exemple le stator comporte un corps en forme d'un paquet de tôles doté d'encoches, par exemple du type semi fermées ou ouvertes, équipées chacune d’un isolant d’encoche pour le montage d’un bobinage électrique. Ce bobinage traverse les encoches du corps et forme un chignon avant et un chignon arrière de part et d'autre du corps.
[0031 ] Le carter comporte un flasque avant et un flasque arrière 30 assemblés comme illustré à la figure 1 . Ces flasques sont de forme creuse et portent, chacun, centralement un roulement à billes respectif pour le montage à rotation de l'arbre. En outre, le carter comporte des moyens de fixation permettant le montage de la machine électrique tournante dans le véhicule.
[0032] Une poulie est fixée sur une extrémité avant de l’arbre, au niveau du flasque avant, par exemple à l’aide d’un écrou en appui sur le fond de la cavité de cette poulie. Cette poulie permet de transmettre le mouvement de rotation issu de la courroie à l’arbre ou à l’arbre de transmettre son mouvement de rotation à la courroie.
[0033] L’extrémité arrière de l’arbre porte, ici, des bagues collectrices appartenant à un collecteur. Des balais appartenant à un porte-balais sont disposés de façon à frotter sur les bagues collectrices. Le porte-balais est relié à un régulateur de tension ou un module de commande.
[0034] Le flasque arrière 30, côté ensemble électronique 1 , est typiquement de forme cylindrique autour de l’axe X de révolution. Le flasque arrière présente une paroi axiale 32 s’étendant autour de l’axe X et est fermé du côté opposé au flasque avant par une paroi transversale 31 .
[0035] Le flasque arrière 30 comporte notamment des ouïes centrales 310 dans une zone radialement intérieure 311 de la paroi transversales 31 et des ouïes axiales 320 dans la paroi axiale 32 du flasque. Les ouïes centrales 310 sont disposées autour de l’axe X. Elles sont avantageusement régulièrement disposées autour de l’axe de la machine de part et d’autre du porte balai.
[0036] Le flasque arrière comporte également des ouïes de sortie de phase 330 dans une zone radialement extérieure 313 de la paroi transversale 31 . Les ouïes de sortie de phase 330 sont radialement extérieures par rapport aux ouïes centrales. La paroi transversale 31 est par exemple telle que la zone radialement extérieure 313 s’étend continûment depuis la zone radialement intérieure 311 , via une zone de raccordement 312 qui accompagne un éventuel décalage axial entre la zone radialement intérieure et la zone radialement extérieure. La zone radialement extérieure 313 s’étend radialement jusqu’au diamètre extérieur de la paroi transversale δ.
[0037] Un onduleur représenté à la figure 1 est monté sur le flasque arrière 30 et forme l’ensemble électronique 1 de la machine. L’onduleur comporte un étage de puissance permettant de recevoir ou de fournir un signal électrique de puissance aux phases électriques du bobinage. L’étage de puissance comprend au moins un module de puissance 10 comportant un terminal de puissance agencé pour être connecté électriquement à une sortie de phase pour former une connexion de phase. Le module de puissance forme un pont redresseur de tension pour transformer la tension alternative générée par les phases du stator en une tension continue et/ou, à l’inverse, pour transformer une tension continue en une tension alternative pour alimenter les phases du stator. L’onduleur comporte également un étage de commande comprenant un module de commande permettant notamment de réguler la tension injectée via le porte-balais au rotor et de faire l’interface avec un calculateur externe du véhicule.
[0038] L’étage de puissance et l’étage de commande sont empilés l’un sur l’autre dans une direction axiale. Plus particulièrement dans cet exemple, l’étage de puissance comporte un dissipateur thermique monté sur le flasque, le module de puissance 10 étant monté sur ledit dissipateur. L’onduleur 1 comporte également un moins une capacité permettant de réaliser un filtrage des signaux électriques de l’onduleur. La capacité est agencée dans un bloc de capacité qui peut contenir une ou plusieurs capacités.
[0039] Les extrémités de bobinage à connecter au module de puissance 10 sortent du flasque arrière 30 par les ouïes de sorties de phase 330 et sont reliées électriquement au pont redresseur.
[0040] Une ouïe de sortie de phase 330 a un diamètre typiquement de l’ordre de 1 à 2cm adapté pour y guider une extrémité de bobinage à interconnecter, en évitant qu’elle soit en contact avec le flasque métallique pouvant provoquer un court- circuit.
[0041] Selon le type bobinage la disposition des extrémités de bobinage à connecter au module de puissance 10 peut être variable. Les extrémités de bobinage peuvent notamment ne pas sortir en regard des bornes du module de puissance 10 auquel elles doivent être connectées. Il est dans ce cas nécessaire d’adapter la position notamment angulairement des extrémités de bobinage pour les ramener à proximité de la borne du module de puissance 10 à connecter.
L’invention prévoit donc un dispositif d’interconnexion 2. Le dispositif est monté entre le dissipateur de l’ensemble électronique 1 et la paroi transversale à l’axe X du flasque arrière. Il est par exemple maintenu par serrage entre le flasque 30 et le dissipateur.
[0042] Le dispositif 2 illustré à la figure 3 comprend un support 200 isolant, par exemple en plastique, dans lequel sont surmoulés des conducteurs électriques 23 par exemple en cuivre. Les conducteurs sont ainsi mieux protégés. Le conducteur 23 est avantageusement seulement partiellement moulé c’est-à-dire qu’à l’une de ses extrémités une partie du conducteur s’étend sensiblement transversalement au plan d’extension du support 200 formant une patte 231 . Les extrémités de chaque conducteur 230, 231 sont avantageusement positionnées en fonction de la position des ouïes de sortie de phase 330 et des bornes du module de puissance 10, respectivement à proximité de l’extrémité de bobinage à connecter et à proximité de la borne du module de puissance 10. La patte 231 d’extension transversale sera avantageusement connectée à la borne du module de puissance. L’autre extrémité du conducteur 230 sera localement découverte/dénudée de manière à pouvoir être connectée à l’extrémité de bobinage correspondante.
[0043] La circulation d’air dans la machine, en vue de son refroidissement est engendrée, notamment, par la rotation d’un ventilateur monté sur le rotor côté flasque arrière qui aspire l’air par les ouïes centrales 310. L’air circule ensuite dans le carter en passant notamment à travers le bobinage du stator, et est rejeté par les ouïes radiales 320 du flasque arrière. Une partie du flux d’air qui entre au centre de la machine et est expulsé radialement reboucle notamment sous forme d’air chaud à travers les ouïes de sortie de phase 330 du flasque qui sont situées à proximité des ouïes radiales du flasque.
[0044] L’invention propose donc également d’obturer au maximum lesdites ouïes de sortie de phase du flasque par le support de lïnterconnecteur. Les fonctions d’interconnexion et d’obturation sont donc assurées par une seule et même pièce 2, dont le support 200 est monobloc.
[0045] Le support 200 a avantageusement une forme annulaire s’étendant entre un diamètre intérieur 01 adapté pour dégager les ouïes centrales du flasque 310, de sorte à permettre le flux d’air entrant dans la machine, et un diamètre extérieur 02. Le diamètre extérieur 02 est tel que le support s’étend radialement au-delà des ouïes de sortie de phase 330. Les ouïes de sorties de phase 330 du flasque sont donc en majeure partie couvertes par le support à l’exception de petites ouvertures 210 débouchantes prévues dans le support 200 sensiblement en regard axialement des ouïes 330.
[0046] Une ouverture 210 dans le support est avantageusement de dimension juste suffisante pour y faire passer une extrémité de bobinage. Une ouverture 210 a typiquement un diamètre de l’ordre de 2 à 5mm. L’extrémité 230 du conducteur à connecter à une sortie de phase s’étend avantageusement dans cette ouverture 210.
[0047] Lors de l’assemblage de la machine 3 à l’électronique 1 , l’extrémité de bobinage à connecter est insérée dans l’ouverture 210 puis soudée à l’extrémité 230. L’extrémité de bobinage est ainsi connectée à la patte 231 du même conducteur 23, la patte 231 étant connectée au module de puissance 10.
[0048] Les ouvertures 210 ont avantageusement une section oblongue dans un plan transverse à l’axe X. Les ouvertures ont avantageusement une section circulaire adaptée pour y faire passer une extrémité de bobinage en limitant l’espace permettant un passage de flux d’air autour de l’extrémité de bobinage à travers l’ouverture. Le support 200 étant en matériau isolant, le contact entre l’extrémité de bobinage et le support ne pose pas de soucis.
[0049] Comme illustré à la figure 5, les ouvertures 210 ont avantageusement par exemple un diamètre qui diminue le long de la direction de l’axe X. Dans un plan de coupe passant par l’axe X, l’ouverture 210 a une forme en entonnoir inversé, c’est-à-dire que le diamètre de l’ouverture diminue entre l’extrémité débouchante de l’ouverture côté flasque et l’extrémité débouchante de l’ouverture côté module de puissance. Les ouvertures 210 étant ainsi aussi petites que possible, on évite le rebouclage indésirable d’air chaud par les ouïes de phase. Les ouvertures ont une section oblongue dans le plan transverse à l’axe X. Elles ont par exemple avantageusement une section circulaire.
[0050] En variante il est envisagé de remplir de silicone l’espace minime restant autour de l’extrémité de bobinage dans l’ouverture du support 200, après l’assemblage, de manière à empêcher tout flux d’air par cette ouverture 210 lorsque la machine est assemblée.
[0051 ] Le support 200 s’étend radialement sur tout ou partie du pourtour du diamètre extérieur de la paroi transversale du flasque de la machine.
[0052] Le diamètre 02 extérieur du support 200 peut avantageusement être supérieur au diamètre extérieur δ de la paroi transversale du flasque 31 sur lequel il est monté, de sorte à déporter autant que possible le flux d’air sortant des ouïes radiales du flasque. Le support 200 s’étend radialement continûment de l’intérieur vers l’extérieur entre le diamètre intérieur 01 et le diamètre extérieur 02 du support 200, en une portion annulaire de calage 20, une portion annulaire d’obturation 21 et une portion annulaire de déflection 22.
[0053] Lorsque le support 200 est monté sur le flasque arrière, la portion annulaire de calage 20 couvre la zone annulaire de raccordement de la paroi transversale du flasque 312 en épousant le décroché lié au décalage axial de la surface de la paroi transversale du flasque 31 . Le support 200 est ainsi calé axialement et radialement sur la paroi transversale du flasque 31 . La face du support destinée à être en regard du flasque peut également présenter une pluralité de reliefs, certains des reliefs de ladite face du support étant complémentaires de reliefs du flasque de manière à améliorer encore ce calage permettant de constituer un indexage angulaire entre les deux pièces. En variante, la surface de la paroi transversale 312 ne présente pas de décroché, la portion de calage 20 s’étendant radialement sensiblement dans un plan vers l’axe depuis la portion la portion d’obturation 21 .
[0054] La portion annulaire d’obturation 21 s’étend entre la portion annulaire de calage 20 et le diamètre δ de la paroi transversale du flasque 31 , et couvre au moins partiellement les ouïes sorties de phase 330. La portion de déflection 22 s’étend annulairement au-delà du diamètre de la paroi transversale ô du flasque 31 . La portion de déflection peut par exemple porter les patte 231 à connecter au module de puissance, dans le cas où l’ensemble électronique a un diamètre supérieur au diamètre de la machine par exemple.
[0055] Les portions d’obturation 21 et de déflection 22 peuvent ne s’étendre que sur une partie du pourtour du diamètre extérieur ô de la paroi transversale du flasque 31 (figure 4) dans le cas par exemple où les ouïes de sorties de phase sont réparties sur seulement une partie de ce pourtour, de sorte à couvrir avec le support le moins possible de la paroi transversale 31 . Lesdites portions d’obturation 21 et de déflection 22 peuvent avantageusement ne s’étendre que sur un secteur angulaire du pourtour autour de l’axe X inférieur à 240°.
[0056] Les conducteurs 23 peuvent avantageusement s’étendre dans le support 200 de sorte que les extrémités à connecter aux extrémités de bobinage se situent dans la portion d’obturation 21 , et les pattes 231 à connecter aux bornes du module de puissance se situent dans la portion de déflection 22. C’est notamment avantageux lorsque les bornes du module de puissance 10 sont déportées au-delà du diamètre de la paroi transversale du flasque 31 . Le diamètre extérieur du support 200 étant sensiblement le même qu’un diamètre extérieur de l’ensemble électronique, on évite ainsi d’augmenter diamétralement l’encombrement de la machine.
[0057] Les conducteurs 23 ont ainsi dans le plan du support 200 des formes alternativement en C ou en S, selon que les extrémités à connecter sont radialement alignées ou décalées. L’extrémité à connecter au bobinage statorique 230 est donc radialement intérieure par rapport à l’extrémité 231 à connecter au module de puissance.
[0058] Les conducteurs 23 sont avantageusement disposés par paires, avec le long du pourtour du support, deux conducteurs en C puis deux conducteurs en S et à nouveau deux conducteurs en C. Par une telle disposition les extrémités 230 sont avantageusement regroupées en deux groupes de trois extrémités équidistantes les unes des autres, ce qui correspond aux positions des sorties de phase. Les extrémités 231 sont disposées sous forme de trois paires. Une des paires comprend les extrémités 231 des deux conducteurs en S. Les deux autres paires comprennent les extrémités 231 de deux conducteurs en forme de C adjacents. Les extrémités 231 sont ainsi disposés avantageusement de la même façon que les sorties du module de puissance à connecter.
[0059] Le refroidissement est cependant encore amélioré dans le cas où un minimum de la paroi transversale 31 du flasque est couverte par le support. Il peut être par exemple avantageux de prévoir des découpes 201 dans le support de sorte que des parties de support ne portant pas de conducteurs soient retirées. Un tel découpage permet que le support 200 couvre un minimum de la surface de la paroi transversale du flasque 31 . Un tel découpage permet également de minimiser l’utilisation de matière ce qui limite le poids et le coût.
[0060] Les découpes 201 illustrées à la figure 4 sont effectuées dans les portions d’obturation 21 et de déflection 22, réduisant ainsi localement le diamètre du support 200. Les portions d’obturation et de déflection deviennent alors discontinues, le long du pourtour du diamètre de la paroi transversale du flasque. [0061] Le diamètre intérieur du support présente également avantageusement des encoches et des languettes 202 dans le plan d’extension du support, illustrées à la figure 3, de sorte à mieux s’encastrer entre le flasque 30 et l’électronique 1 et en épouser les contours. [0062] La présente invention trouve des applications en particulier dans le domaine des alternateurs ou machines réversibles mais elle pourrait également s’appliquer à tout type de machine tournante.
[0063] Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de la présente invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents.

Claims

Revendications
[Revendication 1 ] (Dispositif (2) pour interconnecter des sorties de phase d’une machine (3) d’axe X à un étage de puissance le dispositif comprenant un support (200) portant au moins un conducteur électrique (23) adapté pour connecter électriquement les sorties de phase avec l'étage de puissance, le support (200) étant adapté pour être monté sur une paroi transversale (31 ) à l’axe X d’un flasque de la machine (30), cette paroi transversale ayant un diamètre extérieur (δ), au moins une ouïe de sortie de phase (330) dans une zone radialement extérieure et au moins une ouïe centrale (310) dans une zone radialement intérieure, le support (200) étant adapté pour s’étendre radialement entre un diamètre extérieur (02) adapté pour couvrir au moins en partie l’ouïe de sortie de phase (330) et un diamètre intérieur (01 ) adapté pour dégager au moins en partie l’ouïe centrale (310) ménagée dans cette paroi transversale (31 ).
[Revendication 2] Machine électrique tournante comprenant :
- un flasque avant et un flasque arrière (30) formant un carter entourant un stator bobiné, le stator bobiné présentant des sorties de phase,
- un dispositif (2) selon la revendication 1 , le support (200) dudit dispositif étant monté sur une paroi transversale (31 ) à l’axe X du flasque arrière de la machine (30), cette paroi transversale ayant un diamètre extérieur (5), au moins une ouïe de sortie de phase (330) dans une zone radialement extérieure et au moins une ouïe centrale (310) dans une zone radialement intérieure, le support (200) s’étendant radialement au-delà du diamètre extérieur (δ) de la paroi latérale du flasque (31 ) en une portion de déflection (22).
[Revendication 3] Machine selon la revendication 2 dans laquelle la portion de déflection (22) porte au moins une extrémité du conducteur (231 ) formant une patte de connexion à l’étage de puissance.
[Revendication 4] Machine selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3 dans laquelle le support (200) comprend une portion annulaire de calage (20) adaptée pour coopérer avec une zone annulaire de raccordement de la paroi transversale du flasque arrière (312), pour caler axialement et radialement le support (200) sur la paroi transversale (31 ) du flasque arrière.
[Revendication 5] Machine selon la revendication 4 dans laquelle le support (200) comprend une portion d’obturation (21 ) s’étendant radialement de la portion de calage (20) au diamètre extérieur (5) de la paroi transversale du flasque (31 ), la portion d’obturation (21 ) couvrant au moins en partie une ouïe de sortie de phase (330), la portion d’obturation (21 ) portant au moins une extrémité du conducteur (230) adaptée pour être connectée à une sortie de phase.
[Revendication 6] Machine selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3 ou 4, et 5, dans laquelle la portion de déflection (22) et/ou la portion d’obturation (21 ) s’étendent sur un secteur angulaire du pourtour autour de l’axe X inférieur à 240°.
[Revendication 7] Machine selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3 ou 4 et 5 ou 6 dans laquelle la portion de déflection (22) et/ou la portion d’obturation (21 ) présentent des découpes (201 ) adaptées pour réduire localement le diamètre extérieur (02) du support (200).
[Revendication 8] Machine selon l’une des quelconques des revendications précédentes dans laquelle le support (200) présente au moins une ouverture (210) débouchante adaptée pour être traversée par une sortie de phase.
[Revendication 9] Machine selon la revendication 8 dans laquelle l’ouverture (210) a une section oblongue dans un plan transverse à l’axe X.
[Revendication 10] Machine selon l’une des quelconques revendications 8 ou 9 dans laquelle au moins une extrémité d’un conducteur électrique (230) adaptée pour connecter électriquement une sortie de phase s’étend dans une ouverture (210).|.
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