ELECTRIQUE TOURNANTE

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION

La présente invention concerne un dispositif de redressement de courant pour une machine électrique tournante polyphasée, telle qu'un alternateur ou un alterno- démarreur ou une machine réversible, notamment d'un véhicule automobile.

La présente invention concerne également une machine électrique tournante équipée d'un tel dispositif de redressement.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION

Il est connu d'équiper un véhicule automobile à moteur thermique d'une machine électrique tournante qui a pour fonction de transformer l'énergie mécanique provenant du moteur thermique en énergie électrique dans le but notamment de recharger la batterie du véhicule et d'alimenter électriquement le réseau de bord du véhicule.

Pour ce faire, la machine tournante comporte un rotor entraîné en rotation par le moteur thermique et un stator entourant le rotor. Le stator comporte un bobinage d'induit et le rotor comporte par exemple un bobinage d'excitation alimenté par un courant électrique d'excitation. Sous l'effet de la rotation du rotor, un champ magnétique se crée et un courant électrique alternatif est induit dans le bobinage du stator ou à l'inverse, sous l'effet du champ magnétique généré par le stator, le rotor engendre un mouvement de rotation.

La machine tournante est équipée d'un dispositif de redressement du courant alternatif en courant continu. Le dispositif de redressement comporte des éléments de redressement du courant, tels que des diodes ou des transistors à effet de champ de type MOS. Le bobinage d'induit du stator comporte généralement plusieurs sorties de phases qui sont connectées électriquement à des connecteurs d'entrée faisant partie intégrante du dispositif de redressement.

De manière classique, la connexion entre les sorties de phases et les connecteurs d'entrée est réalisée par soudage. Ce type de connexion n'est pas démontable ce qui rend impossible, en cas de défaillance de la machine tournante, de récupérer le dispositif de redressement pour le monter sur une autre machine. Une solution connue pour remédier à ce problème est illustrée à la figure 1 . Dans ce cas, le dispositif de redressement 3 comporte des connecteurs d'entrée 31 disposés en périphérie de la machine tournante. Chaque connecteur 31 comporte un trou taraudé 32 configuré pour recevoir une vis de fixation 33 d'une cosse plate 34. Un trou est également aménagé dans la cosse 34 pour le passage de la vis 33. L'assemblage de la cosse 34 et du connecteur 31 s'effectue ici selon une direction radiale. Une extrémité de la cosse 34 est munie d'un crochet 35 auquel une sortie de phase (non représentée) du stator peut être soudée. Dans cette configuration, les connexions entre les phases du stator et le dispositif de redressement 3 peuvent être démontées, ce qui permet de récupérer le dispositif de redressement 3.

Un inconvénient de cette solution est qu'il est difficile de positionner convenablement la cosse 34 en regard du connecteur d'entrée 31 , d'autant plus que la machine tournante est assemblée dans une position verticale, comme illustré à la figure 1 . En particulier, il est difficile d'aligner le trou pratiqué dans la cosse avec celui pratiqué dans le connecteur.

RESUME DE L'INVENTION

La présente invention vise à résoudre le problème qui vient d'être mentionné. Selon un premier aspect de l'invention, ce but est atteint en prévoyant un dispositif de redressement de courant pour une machine électrique tournante polyphasée notamment d'un véhicule automobile, le dispositif de redressement comportant une pluralité de dispositifs de connexion, chaque dispositif de connexion comportant un plot de connexion ; un élément de fixation ; un élément de connexion amovible comprenant une base et une portion terminale, la base comportant un trou traversé par l'élément de fixation pour assembler l'élément de connexion et le plot de connexion, la portion terminale étant destinée à être connectée électriquement à l'une des phases de la machine électrique tournante ; chaque dispositif de connexion comportant des moyens de positionnement de l'élément de connexion par rapport au plot de connexion.

Grâce à l'invention, il devient plus aisé de placer l'élément de connexion en correspondance avec le plot de connexion. En effet, les moyens de positionnement permettent l'alignement direct entre l'élément de connexion et le plot de connexion, ce qui facilite l'assemblage. Selon un mode de réalisation, le dispositif de redressement comporte un boîtier de forme générale circulaire, la portion terminale de l'élément de connexion étant disposée radialement extérieurement relativement au boîtier. Un avantage est de faciliter la connexion des phases de la machine tournante avec les éléments de connexion, et plus précisément avec les portions terminales.

Selon un mode de réalisation, le boîtier s'étend selon un plan de référence, le plot de connexion et l'élément de connexion étant assemblés selon un axe sensiblement orthogonal au plan de référence.

Dans l'ensemble de la description et dans les revendications, on entend par « sensiblement orthogonal » un angle compris entre 80° et 100°.

Un avantage est de permettre le positionnement des éléments de fixations en évitant qu'ils tombent et ainsi de simplifier le procédé de fabrication.

Selon un mode de réalisation, les moyens de positionnement comportent au moins deux saillies coopérant avec au moins deux évidements complémentaires. Un avantage est d'assurer un positionnement approprié des éléments de connexion par rapport à leur plot de connexion respectif.

Selon un mode de réalisation, les moyens de positionnement sont disposés de manière écartée l'un de l'autre suivant un angle d'au moins 45° par rapport à un axe du dispositif de connexion. Par exemple, les moyens de positionnement sont disposés à 90° l'un de l'autre par rapport à l'axe du dispositif de connexion ou peuvent être sensiblement diamétralement opposées de part et d'autre du dispositif de connexion.

Selon un mode de réalisation, lesdites au moins deux saillies sont disposées de manière sensiblement diamétralement opposée de part et d'autre du plot de connexion, et en ce que lesdits au moins deux évidements sont disposés de manière sensiblement diamétralement opposée de part et d'autre du trou de la base de l'élément de connexion.

Selon un mode de réalisation, lesdites au moins deux saillies sont disposées de manière sensiblement diamétralement opposée de part et d'autre du trou de la base de l'élément de connexion, et en ce que lesdits au moins deux évidements sont disposés de manière sensiblement diamétralement opposée de part et d'autre du plot de connexion.

Selon un mode de réalisation, la base de l'élément de connexion est entourée par un support en un matériau électriquement isolant et les moyens de positionnement se trouvant sur la base de l'élément de connexion sont issus du support. Un avantage est de faciliter la réalisation des moyens de positionnement. Dans une variante de réalisation, les moyens de positionnement pourraient être rapportés sur le support.

Selon un mode de réalisation, la base de l'élément de connexion est surmoulée dans le support. Le support est donc, ici, un surmoulage. Dans une variante de réalisation, la base peut être fixée sur le support par tout autre moyen tel que le collage.

Selon un mode de réalisation, l'élément de fixation comporte une tête disposée dans une cavité formée par le support, la cavité présentant une profondeur au moins égale à la hauteur de la tête de l'élément de fixation. Un avantage est de fournir à l'élément de fixation une protection contre l'environnement.

Selon un mode de réalisation, la cavité est remplie par un matériau polymère de manière à recouvrir la tête de l'élément de fixation. Un avantage est d'améliorer la protection de l'élément de fixation, en particulier contre la corrosion.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de redressement comporte au moins un groupe de plusieurs éléments de connexion réunis par le même support. Un avantage est de permettre de placer facilement et simultanément plusieurs éléments de connexion, en l'occurrence ceux qui sont regroupés dans le support.

Selon un mode de réalisation, lesdites au moins deux saillies ont une forme cylindrique, lesdites au moins deux saillies comportant chacune une extrémité chanfreiné de manière à faciliter leur insertion dans les évidements.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de redressement comporte des modules de redressement et un boîtier sur lequel sont montés les dispositifs de connexion, le boîtier étant agencé pour permettre une connexion électrique entre les dispositifs de connexion et les modules de redressement associés.

Selon une réalisation, le dispositif de redressement comporte, en outre, un dissipateur thermique agencé pour refroidir les modules de redressement.

Selon une réalisation, le boîtier comporte des pistes électriquement conductrices agencées pour relier électriquement les plots de connexion aux modules de redressement associés. Notamment, les pistes sont reliées électriquement aux corps des plots de connexion associés.

Selon une réalisation, les plots de connexion sont intégrés au boîtier. Selon une réalisation, l'élément de fixation est agencé pour assurer un contact électrique entre le plot de connexion et la base de l'élément de connexion amovible.

Selon une réalisation, le plot de connexion comporte un corps formé d'un matériau électriquement conducteur.

Selon une réalisation, la base et la portion terminale de l'élément de connexion amovible sont formés d'un matériau électriquement conducteur.

Selon une réalisation, l'élément de fixation est réalisé dans un matériau électriquement conducteur.

Selon une réalisation, l'empilement constitué par la base de l'élément de connexion amovible, le plot de connexion et l'élément de fixation est dépourvu de matière plastique. On évite ainsi l'apparition de ces phénomènes de fluage et de choc thermique, qui pourrait entraîner une perte de serrage et à sa suite une augmentation la résistance de contact entre l'élément de connexion et le plot de connexion.

Un deuxième aspect de l'invention concerne une machine électrique tournante comportant un dispositif de redressement de courant selon le premier aspect de l'invention et une pluralité de phases, chaque phase étant connectée électriquement à l'une des portions terminales du dispositif de redressement. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent, parmi lesquelles :

- la figure 1 est une vue partielle en perspective d'une machine électrique tournante de l'art antérieur ;

- la figure 2 est une vue en perspective d'un exemple d'une machine électrique tournante équipé d'un dispositif de redressement de courant selon l'invention ;

- la figure 3 est une vue en perspective d'un boîtier du dispositif de redressement de la figure 2 ;

- la figure 4A est une vue partielle en perspective d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de redressement de courant selon l'invention ;

- la figure 4B est une vue éclatée d'un dispositif de connexion du dispositif de redressement de la figure 4A ; - la figure 5A est une vue partielle en perspective d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de redressement de courant selon l'invention ;

- la figure 5B est une vue éclatée d'un dispositif de connexion du dispositif de redressement de la figure 5A ;

- la figure 6 est une vue éclatée d'une variante du dispositif de redressement de la figure 5A.

Les figures ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention.

Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur toutes les figures.

DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION

Un véhicule automobile à moteur thermique est équipé d'une machine électrique tournante, telle qu'un alternateur ou un alterno-démarreur, configurée pour transformer l'énergie mécanique provenant du moteur thermique du véhicule automobile en énergie électrique dans le but notamment de recharger la batterie du véhicule et d'alimenter électriquement le réseau de bord du véhicule en mode générateur. Dans un mode moteur, la machine électrique tournante est configurée pour transformer l'énergie électrique en énergie mécanique notamment pour démarrer le moteur thermique.

La machine tournante comporte un rotor entouré par un stator, tous deux montés sur un arbre d'entraînement s'étendant selon un axe longitudinal. Le moteur thermique comporte un vilebrequin qui est animé d'un mouvement de rotation lorsque le moteur thermique est en fonctionnement. Le moteur thermique est relié mécaniquement à la machine tournante par un dispositif de transmission du mouvement de rotation du vilebrequin.

Le dispositif de transmission comprend par exemple une première poulie montée solidaire en rotation sur une extrémité avant de l'arbre d'entraînement de la machine tournante, une deuxième poulie montée solidaire en rotation sur le vilebrequin et une courroie reliant entre elles les deux poulies.

Dans l'ensemble de la description et dans les revendications, les termes « avant », « arrière », « devant » et « derrière » sont utilisés pour caractériser des positions relatives dans le référentiel de la machine tournante, l'avant correspondant à l'extrémité de l'arbre d'entraînement munie de la poulie. Le rotor est monté solidaire en rotation sur l'arbre d'entraînement. Par exemple, le rotor comporte un bobinage d'excitation qui est alimenté par un courant électrique d'excitation lorsque l'arbre d'entraînement est en rotation.

Le stator est porté par un carter comprenant un palier avant et un palier arrière traversés par l'arbre d'entraînement. Le carter est monté à rotation sur l'arbre d'entraînement, par exemple au moyen de roulements à billes équipant les paliers. Le stator comporte un bobinage d'induit comprenant plusieurs phases, chaque phase comprenant une sortie.

Sous l'effet de la rotation du rotor, un champ magnétique se crée et un courant électrique alternatif est généré dans le bobinage d'induit du stator. La machine tournante comporte en outre un dispositif de redressement du courant alternatif en un courant continu approprié pour recharger la batterie et alimenter le réseau de bord du véhicule automobile.

Un exemple d'une machine électrique tournante selon l'invention est illustré à la figure 2. La machine tournante est représentée dans une position verticale. Autrement dit, l'axe longitudinal selon lequel s'étend l'arbre d'entraînement, qui correspond à l'axe longitudinal de la machine, est disposé verticalement.

Dans la suite de la description, afin de faciliter sa compréhension ainsi que celle des revendications, les termes « sur », « sous », « dessus », « dessous », « supérieure », « inférieure », « haut » et « bas » s'entendent en considérant la machine tournante en position verticale conformément à la figure 2, le palier arrière 12 étant orienté vers le haut.

La figure 2 montre le carter 1 s'étendant entre le palier avant 1 1 et le palier arrière 12 de la machine tournante. Le dispositif de redressement 3 est par exemple porté par le palier arrière 12 mais pourrait également être porté par le palier avant 1 1 . La figure 2 montre également le stator 2 disposé à l'intérieur du carter 1 .

Le dispositif de redressement 3 comporte un boîtier 4 et un élément de dissipation thermique 5 disposé sur le boîtier 4. Le dispositif de redressement 3 comporte également des dispositifs de connexion 6, chacun étant relié électriquement à une sortie de phases 21 du stator 2. La machine tournante de la figure 2 comporte par exemple six phases. Le dispositif de redressement 3 de la figure 2 correspond à une variante d'un deuxième mode de réalisation de l'invention qui sera décrite plus en détail par la suite, en référence à la figure 6. Chaque dispositif de connexion 6 comporte un plot de connexion 41 appartenant de préférence au boîtier 4, un élément de connexion amovible 61 , des moyens de positionnement de l'élément de connexion sur le plot de connexion 41 , et un élément de fixation 62 de l'élément de connexion 61 sur le plot de connexion 41 .

La figure 3 montre plus en détail le boîtier 4 de la figure 2. Le boîtier 4 a la forme générale d'un disque s'étendant selon un plan de référence PR sensiblement orthogonal à l'axe longitudinal de la machine tournante. Le boîtier 4 comporte plusieurs emplacements 43 de forme rectangulaire configurés pour recevoir des modules de redressement de courant (non représentés) et/ou un module de commande-régulation. Les modules de redressement sont par exemple soudés dans les emplacements 43.

L'élément de dissipation thermique 5 permet de refroidir les modules de redressement. Pour ce faire, l'élément de dissipation thermique 5 comporte de préférence des surfaces disposées en contact avec les surfaces supérieures des modules de redressement.

Les modules de redressement sont reliés électriquement aux plots de connexion 41 , par exemple au moyen de pistes métalliques 44 intégrées au boîtier 4. De préférence, les plots de connexion 41 font partie du boîtier 4, c'est-à-dire que chaque plot de connexion est issue de matière avec le boîtier. Les plots de connexion 41 comprennent chacun un corps 41 1 en un matériau électriquement conducteur, tel qu'un matériau métallique, par exemple du cuivre. Le corps 41 1 est surmoulé dans le boîtier 4 qui est réalisé en une matière électriquement isolante, telle qu'une matière plastique. Dans une variante de réalisation, le corps 41 1 pourrait être disposé sur le boîtier par tout autre moyen tel que par collage ou être emmanché serré. Les plots de connexion 41 sont avantageusement disposés en périphérie du boîtier 4. Chaque plot de connexion 41 comporte également un trou 412 aménagé dans le corps 41 1 et configuré pour recevoir l'élément de fixation 62.

De préférence, les éléments de fixation 62 sont réversibles. Il peut s'agir de vis, comme dans les modes de réalisations décrits par la suite, ou de boulons. Dans le cas de vis, le trou 412 est taraudé. Dans d'autres modes de réalisation, les éléments de fixations 62 ne sont pas réversibles mais peuvent toutefois être retirés. C'est le cas par exemple de rivets.

Un premier mode de réalisation du dispositif de redressement 3 selon l'invention est illustré à la figure 4A, lorsque le dispositif de connexion 6 est assemblé, et à la figure 4B qui montre le dispositif de connexion 6 en vue éclaté. L'élément de connexion 61 est réalisé en un matériau électriquement conducteur, tel qu'un matériau métallique. L'élément de connexion 61 est de préférence en cuivre recouvert d'une couche de nickel ou d'étain. Ainsi l'élément de connexion 61 est protégé par rapport à l'environnement, en particulier contre la corrosion.

L'élément de connexion 61 comporte une base 61 1 dans laquelle un trou traversant 612 est aménagé pour le passage de l'élément de fixation 62, en l'occurrence une vis. La vis 62 permet d'établir une connexion électrique entre la base 61 1 de l'élément de connexion 61 et le corps 41 1 du plot de connexion 41 correspondant. La vis est de préférence en métal, par exemple en acier.

Une matière plastique est sujette au fluage, c'est-à-dire qu'elle a tendance à se déformer lorsqu'elle est soumise à une contrainte, telle qu'une contrainte de serrage, pendant une durée suffisante, et ce même si cette contrainte est inférieure à la limite d'élasticité de la matière plastique considérée. Une matière plastique est également sensible aux chocs thermiques, c'est-à-dire qu'elle peut se ramollir sous l'effet d'une élévation de température, par exemple liée au passage d'un courant fort. Pour ces raisons, l'empilement constitué par la base 61 1 de l'élément de connexion 61 , le corps 41 1 du plot de connexion 41 et la vis 62 est de préférence dépourvu de matière plastique. On évite ainsi l'apparition de ces phénomènes de fluage et de choc thermique, qui pourrait entraîner une perte de serrage et à sa suite une augmentation la résistance de contact entre la base 61 1 et le corps 41 1 .

L'élément de connexion 61 comporte également une portion terminale 613, par exemple en forme de crochet. Chaque sortie de phases 21 du stator 2 est connectée électriquement à l'une des portions terminales 613, comme illustré sur la figure 2. Le crochet formé par la potion terminale 613 est par exemple pincé autour de la sortie de phase 21 qui peut ensuite être soudée à la portion terminale 613. Avantageusement, les portions terminales 613 des éléments de connexion 61 sont disposées radialement extérieurement par rapport au boîtier 4 de manière à faciliter leur connexion avec les sorties de phases 21 .

Dans ce premier mode de réalisation, la base 61 1 a la forme d'une rondelle prolongée par deux évidements 71 en forme de demi-cercle disposés de part et d'autre du trou traversant 612. Les évidements coopèrent chacun avec une saillie 72 complémentaire pour former les moyens de positionnement de l'élément de connexion 61 sur le plot de connexion 41 . Les saillies 72 ont une forme générale cylindrique et s'étendent sensiblement orthogonalement au plan de référence PR du boîtier 4.

Les figures 5A et 5B montrent un deuxième mode de réalisation dans lequel un support 64 recouvre la base (non visible) de l'élément de connexion 61 . Le support 64 est de préférence réalisé en un matériau électriquement isolant, telle qu'une matière plastique, par exemple du polysulfure de phénylène (PPS) qui supporte une température d'utilisation élevée (supérieure à 140°C). La support peut par exemple être un surmoulage. Un avantage à l'utilisation d'un support, aussi bien pour entourer la base des éléments de connexion 61 que pour former les plots de connexion 41 , est qu'il est possible d'obtenir diverses formes selon les besoins. De plus, les évidements 71 et les saillies 72 peuvent ainsi facilement être formés indifféremment sur le support 64 enveloppant la base des éléments de connexion 61 ou sur les plots de connexion 41 .

Dans le mode de réalisation illustré aux figures 5A et 5B, les deux saillies 72 appartiennent au support 64 entourant la base de l'élément de connexion 61 et les deux évidements 71 appartiennent au boîtier 4. Les évidements 71 et les saillies 72 sont disposés de manière sensiblement diamétralement opposée par rapport respectivement au plot de connexion 41 et au trou 612 aménagé dans la base de l'élément de connexion 61 . De manière similaire au première mode de réalisation, les évidements 71 ont ici une forme semi-circulaire et les saillies 72 ont une forme cylindrique.

La vis 62 comporte une tête 625. Le support 64 peut former une cavité 645 dans laquelle est disposée la tête 625 de la vis 62. De préférence, la cavité 645 présente une profondeur supérieure ou égale à la hauteur de la tête 625 de la vis 62, ce qui permet de protéger la vis 62 des agressions extérieures.

Lorsqu'un courant électrique traverse deux matériaux en contact qui ont une nature physique différente, le matériau qui est le plus faible d'un point de vue résistance à la corrosion se corrode plus rapidement. On parle alors de corrosion galvanique. Dans le cas de la vis 62 (en acier) au contact de l'élément de connexion 61 (en cuivre), ou du corps 41 1 du plot de connexion 41 (également en cuivre), c'est la vis qui se corrode plus rapidement. Pour éviter cela, la tête 625 de la vis 62 est avantageusement enrobée par un matériau polymère remplissant la cavité 645. Ce matériau polymère est, par exemple, un gel silicone ou une résine époxy. Cette technique est appelée « potting » dans la terminologie anglo-saxonne. Selon une variante du deuxième mode de réalisation illustrée à la figure 6, le support 64 englobe les bases de plusieurs éléments de connexion 61 . Dans l'exemple représenté ici, le stator comporte un bobinage électrique double triphasé. Le nombre de phases que comporte une telle machine électrique tournante est alors de deux systèmes de trois phases. Les éléments de connexion 61 sont de préférence rassemblés par groupe de trois dans un même support 64. Il est ainsi possible de poser plusieurs éléments de connexion 61 en même temps, ce qui représente un gain de temps lors de l'assemblage du dispositif de redressement 3. Dans une variante de réalisation, la machine électrique tournante pourrait comporter un seul support 64 regroupant toutes les bases des éléments de connexion 61 .

Dans cette variante, les moyens de positionnement peuvent ne comporter que deux couples évidement-saillie, ce qui est suffisant pour placer le groupe d'élément de connexion 61 . Le support 64 présente ainsi une forme plus simple à réaliser. Par exemple, le support 64 comporte une saillie 72 disposée à chacune de ses extrémités. Les évidements 71 sont disposés de manière appropriée pour coopérer avec ces saillies 72. Les évidements 71 ont ici une forme circulaire.

Dans les modes de réalisation décrits précédemment, une extrémité des saillies 72, en l'occurrence l'extrémité s'emboîtant dans l'évidement 71 , est avantageusement munie d'un chanfrein. Ainsi, la saillie 72 pénètre plus facilement dans l'évidement 71 , ce qui facilite la mise en place de l'élément de connexion 61 sur le plot de connexion 4.

Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits en référence aux figures et des variantes pourraient être envisagées sans sortir du cadre de l'invention. Les évidements et les saillies peuvent notamment prendre d'autres formes complémentaires, avec une section qui n'est pas circulaire mais par exemple rectangulaire.