La présente invention porte sur un rotor à griffes de machine électrique tournante muni d'au moins un chanfrein réalisé dans une griffe. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine des alternateurs et des machines électriques réversibles pour véhicule automobile. Un tel alternateur transforme de l'énergie mécanique en énergie électrique. Une machine réversible permet également de transformer de l'énergie électrique en énergie mécanique, notamment pour démarrer le moteur thermique du véhicule.

De façon connue en soi, un alternateur tel que décrit dans le document EP0762617 comporte un carter et, à l'intérieur de celui-ci, un rotor à griffes, solidaire en rotation de manière directe ou indirecte d'un arbre, et un stator qui entoure le rotor avec présence d'un entrefer. Une poulie est fixée sur l'extrémité avant de l'arbre.

Le stator comporte un corps en forme d'un paquet de tôles doté d'encoches équipées d'isolant d'encoches pour le montage du bobinage du stator. Le bobinage comporte une pluralité d'enroulements de phase traversant les encoches du corps et formant, avec tous les enroulements de phase, un chignon avant et un chignon arrière de part et d'autre du corps du stator. Les enroulements sont obtenus par exemple à partir d'un fil continu recouvert d'émail ou à partir d'éléments conducteurs en forme de barre, tels que des épingles en forme de U dont les extrémités sont reliées entre elles par exemple par soudage. Ces enroulements de phase sont par exemple des enroulements triphasés connectés en étoile ou en triangle, dont les sorties sont reliées à au moins un module électronique de redressement comportant des éléments redresseurs, tels que des diodes ou des transistors.

Par ailleurs, le rotor comporte deux roues polaires. Chaque roue polaire présente un flasque d'orientation transversale pourvu à sa périphérie externe de griffes par exemple de forme trapézoïdale et d'orientation axiale. Les griffes d'une roue sont dirigées axialement vers le flasque de l'autre roue. Chaque griffe d'une roue polaire pénètre dans l'espace existant entre deux griffes voisines de l'autre roue polaire, de sorte que les griffes des roues polaires sont imbriquées les unes par rapport aux autres. Un noyau cylindrique est intercalé axialement entre les flasques des roues. Ce noyau porte à sa périphérie externe un bobinage d'excitation bobiné dans un isolant intercalé radialement entre le noyau et ce bobinage.

Il est connu que ce type de machines électriques émet un phénomène acoustique dû aux vibrations engendrées par les forces magnétiques en présence. Ce phénomène acoustique tel qu'un bruit d'origine magnétique est perceptible dans une plage de vitesses de rotation basse, notamment entre 1800 et 4000 tours/min et peut engendrer une gêne. En effet, au-delà le bruit aéraulique du ventilateur couvre le bruit magnétique en sorte qu'il n'est plus nécessaire de réduire ce dernier. L'invention vise à minimiser efficacement le bruit magnétique en proposant un rotor de machine électrique tournante de véhicule automobile comportant au moins une roue polaire comprenant une pluralité de griffes, au moins une griffe comportant :

- une base et une extrémité libre opposée axialement,

- un bord d'attaque et un bord de fuite s'étendant entre la base et l'extrémité libre,

- un chanfrein réalisé dans le bord de fuite,

le rotor étant caractérisé en ce qu'un ratio d'une largeur dudit chanfrein mesurée au niveau de la base sur une largeur de la base de la griffe est compris entre 0.17 et 0.23.

Une telle configuration de chanfrein permet d'obtenir une diminution importante du niveau sonore (de l'ordre de 5dB) sans dégrader les performances magnétiques de la machine électrique.

Selon une réalisation, un ratio d'une largeur du chanfrein mesurée au niveau de l'extrémité libre de la griffe sur une largeur de l'extrémité libre de la griffe est compris entre 0.34 et 0.5.

Selon une réalisation, un autre chanfrein est réalisé dans le bord d'attaque d'au moins une griffe.

Selon une réalisation, un ratio d'une largeur dudit autre chanfrein mesurée au niveau de la base de la griffe sur une largeur de la base de la griffe est compris entre 0.09 et 0.20. Selon une réalisation, un ratio d'une largeur dudit autre chanfrein mesurée au niveau de l'extrémité libre de la griffe sur une largeur de l'extrémité libre de la griffe est compris entre 0.1 et 0.35.

Selon une réalisation, une surface de chanfrein décroît lorsque l'on se déplace vers l'extrémité libre de la griffe correspondante. Selon une réalisation, la griffe présente une surface radiale externe et le chanfrein est réalisé sur ladite surface radiale externe.

Selon une réalisation, le chanfrein s'étend axialement entre la base et l'extrémité libre de la griffe correspondante.

Selon une réalisation, une section radiale du chanfrein s'étend le long d'une droite.

Selon une réalisation, ledit rotor comporte une première roue polaire et une deuxième roue polaire et les griffes des deux roues polaires sont symétriques.

Selon une réalisation, ledit rotor comporte une première roue polaire et une deuxième roue polaire et les griffes des deux roues polaires sont dissymétriques.

Selon une réalisation, les griffes d'une des roues polaires sont inclinées dans le sens de rotation du rotor et les griffes de l'autre roue polaire sont inclinées dans le sens opposé audit sens de rotation, de manière à présenter un espace inter-griffes à bords parallèles. Une telle configuration autorise une intégration aisée d'aimants interpolaires de forme standard entre deux griffes successives.

Selon une réalisation, les griffes des roues polaires sont inclinées dans un même sens. Selon une réalisation, ledit rotor comporte une première roue polaire et une deuxième roue polaire et les griffes d'une des roues polaires sont symétriques et les griffes de l'autre roue polaire sont dissymétriques.

L'invention a également pour objet une machine électrique tournante de type alternateur ou une machine réversible caractérisée en ce qu'elle comporte un rotor tel que précédemment défini.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. La figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un alternateur selon la présente invention;

La figure 2 est une vue schématique de dessus des roues polaires d'un rotor selon la présente invention dont les griffes sont munies de double chanfreins; La figure 3 est une vue schématique de dessus faisant apparaître les dimensions des griffes des roues polaires intervenant dans la définition des ratios spécifiques du rotor selon la présente invention;

La figure 4 est un graphique montrant deux courbes représentant le niveau de bruit magnétique d'un alternateur triphasé en fonction du régime de la machine respectivement pour un rotor standard et pour un rotor selon l'invention;

La figure 5 est une vue schématique en coupe transversale d'une griffe de roue polaire selon la présente invention;

Les figures 6a à 6c montrent des variantes de réalisation schématique du rotor selon la présente invention muni d'au moins une roue polaire à griffes dissymétriques.

Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. Dans la suite de la description, on considère qu'un élément "avant" est situé du côté de la poulie de la machine et qu'un élément "arrière" est situé du côté opposé.

On a représenté sur la figure 1 un alternateur 10 compact et polyphasé, notamment pour véhicule automobile. Cet alternateur 10 transforme de l'énergie mécanique en énergie électrique et peut être réversible. Un tel alternateur 10 réversible, appelé alterno-démarreur, permet de transformer de l'énergie électrique en énergie mécanique notamment pour démarrer le moteur thermique du véhicule.

Cet alternateur 10 comporte un carter 1 1 et, à l'intérieur de celui-ci, un rotor à griffes 12 monté sur un arbre 13, et un stator 16, qui entoure le rotor 12 avec présence d'un entrefer 17. Une poulie 14 est fixée sur l'arbre 13. Cette poulie appartient à un dispositif de transmission de mouvement à courroie entre l'alternateur 10 et le moteur thermique du véhicule automobile. L'axe X de l'arbre 13 forme l'axe de rotation du rotor 12.

Le stator 16 comporte un corps 19 en forme d'un paquet de tôles doté d'encoches, par exemple du type semi-fermées, équipées d'isolant d'encoches pour le montage des phases du stator 16. Chaque phase comporte au moins un enroulement traversant les encoches du corps 19 du stator 16 et forme, avec toutes les phases, un chignon avant 20 et un chignon arrière 21 de part et d'autre du corps de stator 19. Les enroulements sont obtenus par exemple à partir d'un fil continu recouvert d'émail ou à partir d'éléments conducteurs en forme de barre, tels que des épingles reliées entre elles par exemple par soudage. Ces enroulements sont par exemple des enroulements triphasés ou des enroulements comprenant plus de trois phases connectés en étoile ou en triangle, dont les sorties sont reliées à au moins un pont redresseur comportant des éléments redresseurs tels que des diodes ou des transistors du type MOSFET, notamment lorsqu'il s'agit d'un alterno-démarreur comme décrit par exemple dans le document FR2745445.

Le rotor 12 comporte deux roues polaires 24, 25 présentant chacune un flasque 28 d'orientation transversale pourvu à sa périphérie externe de griffes 29 par exemple de forme trapézoïdale et d'orientation axiale. Les griffes 29 d'une roue 24, 25 sont dirigées axialement vers le flasque 28 de l'autre roue. Chaque griffe 29 d'une roue polaire 24, 25 pénètre dans l'espace existant entre deux griffes 29 voisines de l'autre roue polaire, de sorte que les griffes 29 des roues polaires 24, 25 sont imbriquées les unes par rapport aux autres. La périphérie externe des griffes 29 définit avec la périphérie interne du corps 19 du stator 16 l'entrefer 17 entre le stator 16 et le rotor 12. La périphérie interne des griffes 29 est inclinée, en sorte que les griffes 29 sont moins épaisses du côté de leur extrémité libre 54.

Un noyau cylindrique 30 est intercalé axialement entre les flasques 28 des roues 24, 25. En l'occurrence, le noyau 30 consiste en deux demi- noyaux appartenant chacun à l'un des flasques 28. Ce noyau 30 porte à sa périphérie externe une bobine d'excitation 31 bobinée dans un isolant 32 intercalé radialement entre le noyau 30 et la bobine 31 .

Par ailleurs, le carter 1 1 comporte des paliers avant 35 et arrière 36 assemblés ensemble. Les paliers 35, 36 sont de forme creuse et portent chacun centralement un roulement 37, 38 à billes pour le montage à rotation de l'arbre 13 du rotor. Le palier arrière 36 porte un porte-balais 40 muni de balais 41 destinés à venir frotter contre des bagues 44 d'un collecteur 45 reliées par des liaisons filaires au bobinage d'excitation 31 . Les balais 41 sont reliés électriquement à un régulateur de tension monté à l'extérieur de la machine.

Les paliers avant et arrière comportent des ouvertures sensiblement latérales avant 60 et arrière 61 en vue de permettre le refroidissement de l'alternateur 10 par circulation d'air engendrée par la rotation d'un ventilateur 62 positionné sur la face avant du rotor et d'un autre ventilateur 63 positionné sur la face arrière du rotor. Chaque ventilateur 62, 63 est pourvu d'une pluralité de pales 64. Les ouvertures latérales avant 60 et arrière 61 sont en regard des chignons respectivement avant 20 et arrière 21 .

Plus précisément, comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, chaque griffe 29 de forme trapézoïdale comporte un bord d'attaque 51 entrant le premier en contact avec l'air suivant le sens de rotation du rotor 12 indiqué par la flèche SR et un bord de fuite 52 situé du côté opposé par rapport au bord d'attaque 51 . Ces bords 51 , 52 s'étendent entre la base 53 de la griffe 29, qui coïncide localement avec la périphérie externe du flasque 28 correspondant, et l'extrémité libre 54 de la griffe 29. L'extrémité libre 54 est opposée axialement par rapport à la base 53. En l'occurrence, un premier chanfrein 57 est réalisé dans le bord de fuite 52 de chaque griffe 29 des roues polaires 24, 25, et un deuxième chanfrein 57' est réalisé dans le bord d'attaque 51 de chaque griffe 29 des roues polaires 24, 25. Les chanfreins 57, 57' sont réalisés sur la surface radiale externe 56 de la griffe 29 correspondante. Chaque chanfrein 57, 57' s'étend axialement entre la base 53 et l'extrémité libre 54 de la griffe 29 correspondante.

La surface des chanfreins 57, 57' en l'occurrence de forme globalement triangulaire décroît lorsque l'on se déplace vers une extrémité libre 54 de la griffe 29. La surface des chanfreins 57, 57' est sensiblement nulle au niveau de l'extrémité libre 54 de la griffe 29.

Avantageusement, un premier ratio CB1/LB1 entre une largeur CB1 du premier chanfrein 57 mesurée au niveau de la base 53 et une largeur LB1 de la base 53 de la griffe 29 est compris entre 0.17 et 0.23. De préférence, un deuxième ratio Ce1/LE1 entre une largeur Ce1 du premier chanfrein 57 mesurée au niveau de l'extrémité libre 54 de la griffe 29 et une largeur LE1 de l'extrémité libre 54 de la griffe 29 est compris entre 0.34 et 0.5.

De préférence, un troisième ratio CB2/LB1 entre une largeur CB2 du deuxième chanfrein 57' mesurée au niveau de la base 53 de la griffe 29 et une largeur LB1 de la base 53 de la griffe 29 est compris entre 0.09 et 0.20. Toujours de préférence, un quatrième ratio Ce2/LE1 entre une largeur Ce2 du deuxième chanfrein 57' mesurée au niveau de l'extrémité libre 54 de la griffe 29 et une largeur LE1 de l'extrémité libre 54 de la griffe 29 est compris entre 0.1 et 0.35.

Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, la largeur LB2 de la base 53 de la griffe 29 de la roue avant 24 est égale à la largeur LB1 de la base 53 de la griffe 29 de la roue arrière 25. De même, la largeur LE2 de l'extrémité libre 54 de la griffe 29 de la roue avant 24 est égale à la largeur LE1 de l'extrémité libre 54 de la griffe 29 de la roue arrière 25. En variante, la largeur LB2 et la largeur LB1 peuvent présenter des mesures différentes. De même, la largeur LE2 et la largeur LE1 peuvent présenter des mesures différentes.

Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, au niveau des extrémités libres 54, la largeur Ce3 du chanfrein 57 réalisé dans la griffe 29 de la roue avant 24 est égale à la largeur Ce1 du chanfrein 57 réalisé dans la griffe 29 de la roue arrière 25. En variante, la largeur Ce3 et la largeur Ce1 peuvent présenter des mesures différentes.

Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, au niveau des extrémités libres 54, la largeur Ce4 du chanfrein 57' réalisé dans la griffe 29 de la roue avant 24 est égale à la largeur Ce2 du chanfrein 57' réalisé dans la griffe 29 de la roue arrière 25. En variante, la largeur Ce4 et la largeur Ce2 peuvent présenter des mesures différentes.

Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, au niveau des bases 53, la largeur CB3 du chanfrein 57 réalisé dans la griffe 29 de la roue avant 24 est égale à la largeur CB1 du chanfrein 57 réalisé dans la griffe 29 de la roue arrière 25. En variante, la largeur CB3 et la largeur CB1 peuvent présenter des mesures différentes.

Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, au niveau des bases 53, la largeur CB4 du chanfrein 57' réalisé dans la griffe 29 de la roue avant 24 est égale à la largeur CB2 du chanfrein 57' réalisé dans la griffe 29 de la roue arrière 25. En variante, la largeur CB4 et la largeur CB2 peuvent présenter des mesures différentes.

Les largeurs CB1 , CB2, CB3, et CB4 sont mesurées au niveau de la base 53 c'est-à-dire qu'elles sont mesurées à une distance maximale h1 entre la base 53 de la griffe 29 correspondante et la mesure égale à 15% de la longueur totale Lg de la griffe 29. Autrement dit, les largeurs sont mesurées dans un plan parallèle à la face radiale du flasque 28 situé à la distance h1 par rapport à la base de la griffe 29. Ainsi, pour une longueur de griffe Lg de l'ordre de 20mm, la longueur h1 est de l'ordre de 3mm.

Les largeurs Ce1 , Ce2, Ce3, Ce4, ainsi que les largeurs LE1 et LE2 sont mesurées au niveau de la l'extrémité libre 54 c'est-à-dire qu'elles sont mesurées dans un plan parallèle à la face radiale du flasque 28 situé à une distance h2 par rapport à la base 53. Cette distance h2 est égale à la longueur Lg de la griffe 29 moins la distance h1 précitée. Chaque chanfrein 57, 57' pourra présenter une forme plane. Dans ce cas, une section radiale du chanfrein 57, 57' s'étend le long d'une droite. Alternativement, chaque chanfrein 57 présente un coin arrondi suivant un rayon de courbure R1 , R2, comme cela est visible sur la figure 5. Les rayons de courbures R1 et R2 pourront être identiques ou différents l'un par rapport à l'autre. Les largeurs CB1 , Ce1 (ou CB2, Ce2) sont alors mesurées entre une droite D1 , parallèle au plan médian PM de la griffe 29 et tangente au coin arrondi correspondant, et l'intersection entre la partie plane du chanfrein 57 et le rayon d'usinage R3 du rotor 12.

L'angle K entre la partie plane du chanfrein 57 et le plan médian PM de la griffe 29 pourra être identique ou différent d'un chanfrein 57, 57' à l'autre. L'angle K est par exemple compris entre 60 et 78 degrés.

Comme cela ressort du graphique de la figure 4, une telle configuration permet de minimiser le bruit magnétique de façon optimale sur l'ensemble de la plage de fonctionnement du rotor 12, sans dégrader les performances magnétiques de la machine électrique. La moyenne de la réduction sonore du rotor 12 muni de griffes 29 à double chanfrein (cf. courbe C1 ) par rapport à un rotor standard (cf. courbe C2) est de l'ordre de 5dB.

Dans l'exemple de réalisation des figures 2 et 3, les griffes 29 des roues polaires 24, 25 sont symétriques, c'est-à-dire que la médiane M passant par le centre de la base 53 passe également par l'extrémité libre 54 de la griffe 29.

En variante, les griffes 29 des roues polaires 24, 25 pourront être dissymétriques, c'est-à-dire que la médiane M passant par le centre de la base 53 d'une griffe 29 est décalée par rapport à une droite parallèle passant par l'extrémité libre 54 de la griffe 29 correspondante. Ainsi, dans le mode de réalisation de la figure 6a, les griffes 29 d'une des roues polaires 24 sont inclinées dans le sens de rotation du rotor SR (cf. flèche F1 ) et les griffes 29 de l'autre roue polaire 25 sont inclinées de façon correspondante dans le sens opposé audit sens de rotation SR (cf. flèche F2). On obtient ainsi un espace inter-griffes 66 à bords parallèles. Cela permet une intégration aisée d'aimants interpolaires 46 de forme standard à l'intérieur des espaces 66 entre deux griffes successives.

Les aimants 46 pourront être positionnés à l'intérieur de tous les espaces 66 ou uniquement à l'intérieur de certains d'entre eux et répartis de façon régulière suivant la circonférence du rotor 12. Les aimants 46 pourront être réalisés en terres rare NeFeB (Neodyme-Fer-Bore) ou SmCo (Samarium-Cobalt). Les choix du matériau et du nombre d'aimants interpolaires 46 permettent d'ajuster aisément les propriétés magnétiques du rotor 12 à la puissance recherchée de l'alternateur. Dans le mode de réalisation de la figure 6b, les griffes 29 des roues polaires 24 et 25 sont inclinées dans un même sens. En l'occurrence, les griffes 29 des deux roues polaires 24, 25 sont inclinées dans le sens de rotation du rotor 12 (cf. flèches F3 et F4), mais en variante, l'inclinaison pourrait être réalisée dans le sens opposé. Dans ce cas, les espaces inter- griffes 66 sont à bords non-parallèles. Le degré d'inclinaison des griffes 29 pourra être identique ou différent d'une roue polaire à l'autre.

Dans le mode de réalisation de la figure 6c, les griffes 29 de la roue polaire 24 sont symétriques, tandis que les griffes 29 de l'autre roue polaire 25 sont dissymétriques. Sur la figure, les griffes 29 de la roue polaire 25 sont inclinées dans le sens de rotation SR du rotor 12 (cf. flèche F5), mais pourrait en variante être inclinées dans le sens opposé.

Dans tous les cas, la configuration des chanfreins 57, 57' ménagées dans les griffes 29 est la même que celle précédemment décrite en référence notamment avec la figure 3. En variante, chaque griffe 29 comporte un seul chanfreins 57 ou 57' réalisé dans le bord d'attaque 51 ou le bord de fuite 52. Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents.