FR2658959A1

FR2658959A1 - COOLING DEVICE FOR AN ELECTRIC ROTATING MACHINE, IN PARTICULAR FOR A MOTOR VEHICLE ALTERNATOR.

Info

Publication number: FR2658959A1
Application number: FR9002361A
Authority: FR
Inventors: Davoigneau Daniel; Galliet Michel
Original assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Current assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date: 1990-02-26
Filing date: 1990-02-26
Publication date: 1991-08-30
Anticipated expiration: 2010-02-26
Also published as: DE4104740A1; FR2658959B1

Abstract

Dispositif de refroidissement d'une machine tournante électrique, en particulier alternateur de véhicule automobile, comprenant un carter (17) dans lequel sont aménagées des conduites d'amenée (18) et d'évacuation (19) d'un liquide de refroidissement, un boîtier (10) dans lequel est intégré l'alternateur (11), ledit boîtier (10) comportant à sa périphérie externe des nervures (15) coopérant avec les parois internes dudit carter (17) de manière telle à ménager des chicanes de circulation (20) dudit liquide et un couvercle (21) monobloc, caractérisé en ce que ledit couvercle (21) comprend un premier flasque (22) constituant des moyens de fermeture (26) et d'étanchéité (24) du boîtier (10) un second flasque (27) constituant des moyens de fermeture (31) et d'étanchéité (29) du carter (17) un moyeu central (32) reliant les deux flasques (22, 27) dans lequel est ménagé un logement (33) destiné à recevoir un roulement (13) constituant l'un des paliers de l'alternateur (11) des moyens de circulation (35, 37, 38) du liquide de refroidissement ménagés entre les deux flasques (22, 27) et le moyeu central (32). Application véhicules automobiles.Device for cooling an electric rotating machine, in particular an alternator of a motor vehicle, comprising a casing (17) in which pipes for supplying (18) and discharging (19) a coolant are arranged, a housing (10) in which the alternator (11) is integrated, said housing (10) comprising at its outer periphery ribs (15) cooperating with the internal walls of said housing (17) so as to provide circulation baffles ( 20) of said liquid and a one-piece cover (21), characterized in that said cover (21) comprises a first flange (22) constituting means for closing (26) and sealing (24) of the housing (10) a second flange (27) constituting means for closing (31) and sealing (29) of the casing (17) a central hub (32) connecting the two flanges (22, 27) in which a housing (33) intended for receive a bearing (13) constituting one of the bearings of the alternator (11) of the circulating means lation (35, 37, 38) of the coolant formed between the two flanges (22, 27) and the central hub (32). Automotive vehicle application.

Description

La présente invention concerne d'une manière générale, un dispositif deThe present invention relates generally to a device for

refroidissement pour machine tournante électrique, plus particulièrement pour cooling for electric rotating machine, more particularly for

alternateur de véhicule automobile. motor vehicle alternator.

La méthode la plus utilisée pour assurer un refroidissement correct d'une machine tournante électrique consiste en l'adjonction d'un ou de plusieurs ventilateurs internes ou externes sur l'arbre du rotor de The most common method used to ensure proper cooling of an electrical rotating machine is the addition of one or more internal or external fans to the rotor shaft.

ladite machine.said machine.

En dehors de l'augmentation de coût qui en résulte, cette méthode ne permet pas toujours un refroidissement suffisant en particulier pour les alternateurs de véhicule automobile dont les performances sont de plus en plus élevées dans un encombrement de plus en plus réduit Le problème est encore accru, quand, dans un même boîtier, il est nécessaire d'implanter un alternateur double pour satisfaire aux conditions de Apart from the resulting cost increase, this method does not always allow sufficient cooling, in particular for motor vehicle alternators, whose performances are increasingly high in a smaller and smaller space. The problem is still noticeable. increased, when, in the same housing, it is necessary to implement a double alternator to meet the conditions of

puissance exigée.power required.

Une autre méthode permettant d'obtenir un refroidissement plus efficace consiste à ménager des canaux dans les pièces à refroidir et d'y faire circuler, en circuit fermé, un fluide collecteur de calories, de Another method for obtaining more efficient cooling is to provide channels in the rooms to be cooled and to circulate, in a closed circuit, a heat-collecting fluid of

l'eau ou de l'huile par exemple.water or oil for example.

Si cette méthode donne des résultats satisfaisants, elle augmente considérablement le coût d'une telle machine, sa conception devenant très complexe, les canaux ainsi ménagés devant être If this method gives satisfactory results, it considerably increases the cost of such a machine, its design becoming very complex, the channels thus formed must be

parfaitement étanches.perfectly waterproof.

De plus, l'encombrement d'un tel alternateur est augmenté de manière incompatible avec la place disponible qui lui est allouée dans un compartiment moteur de In addition, the size of such an alternator is increased in a manner incompatible with the available space allocated to it in an engine compartment of

véhicule automobile.motor vehicle.

Pour remédier à cet inconvénient, l'ensemble de l'alternateur est contenu dans une enveloppe métallique étanche, munie à sa périphérie externe de nervures longitudinales et radiales, ladite enveloppe étant ensuite fixée sur un carter comprenant les moyens To remedy this drawback, the entire generator is contained in a sealed metal casing, provided at its outer periphery with longitudinal and radial ribs, said casing then being fixed to a casing comprising the means

d'amenée et d'évacuation du fluide de refroidissement. supply and discharge of the cooling fluid.

L'agencement de l'ensemble fait que les nervures de l'enveloppe coopèrent avec les parois internes du carter de manière telle qu'elles ménagent avec ledit carter des chicanes de circulation permettant au fluide de refroidissement de suivre un parcours sur toute la périphérie externe de l'enveloppe et d'obtenir ainsi une The arrangement of the assembly causes the ribs of the casing to cooperate with the inner walls of the casing in such a way that they provide circulation baffles with the casing, enabling the cooling fluid to follow a path along the entire outer periphery. envelope and thus obtain a

évacuation maximum des calories produites. maximum evacuation of calories produced.

En général, une enveloppe étanche du type mentionné ci-dessus est réalisée en au moins trois parties: une première partie est constituée d'un boîtier dans lequel se loge l'alternateur et qui comporte à sa périphérie des nervures longitudinales et sur sa face arrière des nervures radiales, une seconde partie faisant office de couvercle du boîtier, une troisième partie permettant la fixation de l'ensemble sur le carter et entre ces deux parties sont aménagés des canaux pour la circulation du fluide Cette conception, du fait en particulier du nombre d'éléments la constituant conduit à un coût inacceptable, en particulier quand il s'agit de production en grande série comme par exemple dans le In general, a sealed envelope of the type mentioned above is made in at least three parts: a first part consists of a housing in which the alternator is housed and which comprises at its periphery longitudinal ribs and on its rear face radial ribs, a second portion acting as a cover of the housing, a third part for fixing the assembly on the housing and between these two parts are arranged channels for the circulation of the fluid This design, in particular because of the number of elements constituting it leads to an unacceptable cost, especially when it comes to mass production such as in the

domaine de l'automobile.automotive field.

La présente invention résoud ces problèmes et propose à cet effet un dispositif de refroidissement d'une machine tournante électrique, en particulier alternateur de véhicule automobile, comprenant un carter dans lequel sont aménagées des conduites d'amenée et d'évacuation d'un liquide de refroidissement, un boîtier dans lequel est intégré l'alternateur, ledit boîtier comportant à sa périphérie externe des nervures coopérant avec les parois internes dudit carter de manière telle à ménager des chicanes de circulation dudit liquide et un couvercle monobloc, caractérisé en ce que ledit couvercle comprend un premier flasque constituant des moyens de fermeture et d'étanchéité du boîtier un second flasque constituant des moyens de fermeture et d'étanchéité du carter un moyeu central reliant les deux flasques dans lequel est ménagé un logement destiné à recevoir un roulement constituant l'un des paliers de l'alternateur des moyens de circulation du liquide de refroidissement ménagés entre les deux flasques et le The present invention solves these problems and proposes for this purpose a cooling device of an electric rotary machine, in particular a motor vehicle alternator, comprising a casing in which are arranged lines for supplying and discharging a liquid of cooling, a housing in which is integrated the alternator, said housing having at its outer periphery ribs cooperating with the inner walls of said housing so as to provide baffles circulation of said liquid and a one-piece lid, characterized in that said lid comprises a first flange constituting means for closing and sealing the housing a second flange constituting means for closing and sealing the housing a central hub connecting the two flanges in which is formed a housing for receiving a bearing constituting the one of the bearings of the alternator of the liquid circulation means of cooling between the two flanges and the

moyeu central.central hub.

Selon un autre aspect de l'invention, des parois radiales ménagées, entre les deux flasques et le moyeu central, sont réparties angulairement de manière uniforme. De manière à constituer des chicanes de circulation du liquide de refroidissement, lesdites parois sont alternativement pleines et ajourées dans leur According to another aspect of the invention, radial walls formed between the two flanges and the central hub are angularly distributed uniformly. In order to constitute baffles circulation coolant, said walls are alternately full and perforated in their

partie médiane.middle part.

Un couvercle du type ci-dessus, constitué d'un matériau conducteur de la chaleur tel que l'aluminium, est réalisé par le procédé bien connu de moulage sous pression, l'obtention de certaines formes, telles celles A cover of the above type, consisting of a heat-conducting material such as aluminum, is produced by the well-known method of molding under pressure, obtaining certain shapes, such as those

des parois nécessitant l'utilisation de noyaux. walls requiring the use of cores.

Si un tel procédé ne pose pas de problème particulier pour les parois pleines, il n'en va pas de If such a method does not pose any particular problem for the solid walls, it is not the case.

même pour celles qui doivent présenter un passage médian. even for those who must have a median passage.

En effet, à l'endroit dudit passage, les deux noyaux permettant leur réalisation ne présentent jamais une surface parfaitement jointive ce qui provoque, lors du moulage sous pression, des infiltrations de métal en fusion Il en résulte, lors du démoulage la présence de bavures importantes au droit des passages, bavures qui nuisent considérablement à un écoulement correct du liquide et donc à ses capacités d'évacuation des Indeed, at the place of said passage, the two cores allowing their realization never have a perfectly contiguous surface which causes, during the die casting, infiltrations of molten metal It results, during demolding the presence of burrs important to the right of way, burrs that significantly impede the proper flow of the liquid and therefore its ability to evacuate

calories.calories.

Pour remédier à ces inconvénients et selon un autre aspect de l'invention, les parois devant présenter un passage médian sont réalisées à l'aide de tenons amovibles, venant se positionner entre les deux flasques et maintenus en position par simple pincement du To overcome these drawbacks and according to another aspect of the invention, the walls to have a median passage are made using removable pins, being positioned between the two flanges and held in position by simply pinching the

couvercle sur le boîtier.cover on the housing.

La description qui va suivre en regard des The following description with regard to

dessins annexés fera mieux comprendre comment l'invention accompanying drawings will better understand how the invention

peut être réalisée.can be realized.

la figure 1 est une vue schématique d'ensemble illustrant le circuit du liquide de refroidissement; la figure 2 est une vue suivant la flèche F de la figure 1 d'un couvercle selon l'invention; la figure 3 est une vue en coupe du couvercle suivant la ligne brisée I-I de la figure 2; la figure 4 est une vue en coupe du couvercle Figure 1 is a schematic overview illustrating the coolant circuit; Figure 2 is a view along the arrow F of Figure 1 of a lid according to the invention; Figure 3 is a sectional view of the lid along the broken line I-I of Figure 2; FIG. 4 is a sectional view of the lid

suivant la ligne II-II de la figure 3. along the line II-II of Figure 3.

On se réfère à la figure 1 sur laquelle on a représenté un boîtier 10 réalisé par moulage en matériau conducteur tel que l'aluminium à l'intérieur duquel vient se loger une machine tournante électrique, tel un alternateur 11 pour véhicule automobile dont il faut Referring to Figure 1 which shows a housing 10 made by molding conductive material such as aluminum inside which is housed an electric rotating machine, such as an alternator 11 for a motor vehicle which is necessary

assurer le refroidissement.ensure cooling.

Les parties constitutives d'un tel alternateur bien connues en soi n'ont pas été représentées dans un but de simplification des dessins à l'exception de l'arbre rotorique 12 et du roulement 13 formant le palier The components of such an alternator that are well known per se have not been shown for purposes of simplification of the drawings with the exception of the rotor shaft 12 and the bearing 13 forming the bearing

avant dudit alternateur.before said alternator.

Sur l'arbre rotorique 12 est fixée une poulie 14 On the rotor shaft 12 is fixed a pulley 14

servant à l'entraînement de l'alternateur. used to drive the alternator.

Le boîtier 10 comporte à sa périphérie externe, ménagées de matière, des nervures 15 réparties angulairement de manière uniforme et qui, au nombre de huit dans l'exemple représenté, se prolongent radialement The housing 10 has at its outer periphery, made of material, ribs 15 distributed angularly in a uniform manner and which, eight in number in the example shown, extend radially.

sur la face externe du fond 16 du boîtier 10. on the outer face of the bottom 16 of the housing 10.

L'ensemble ainsi constitué est introduit dans un carter 17 qui est muni de conduites d'amenée 18 et d'évacuation 19 d'un liquide de refroidissement tel que The assembly thus formed is introduced into a housing 17 which is provided with supply lines 18 and discharge 19 of a cooling liquid such that

de l'eau ou de l'huile.water or oil.

Les nervures 15 sont agencées de manière à ménager avec les parois internes du carter 17 des The ribs 15 are arranged so as to arrange with the internal walls of the housing 17 of the

chicanes de circulation 20 du liquide de refroidissement. flow baffles 20 of the coolant.

Les flèches représentées sur la figure 1 expliquent le cheminement du liquide de refroidissement dans lesdites chicanes 20 et montrent que toute la périphérie externe du boîtier 10 est parcourue par ledit liquide, assurant ainsi une évacuation maximum des The arrows shown in FIG. 1 explain the flow of the cooling liquid in the said baffles 20 and show that the entire external periphery of the casing 10 is traversed by the said liquid, thus ensuring maximum evacuation of the

calories générées par l'alternateur en fonctionnement. calories generated by the alternator in operation.

Dans une telle configuration le problème à résoudre est de réaliser de manière économique les fonctions d'étanchéité de l'alternateur il et du carter 17 tout en ménageant côté du roulement 13 à l'avant de l'alternateur 11 des chicanes de circulation du liquide In such a configuration the problem to be solved is to economically achieve the sealing functions of the alternator 11 and the housing 17 while leaving the side of the bearing 13 at the front of the alternator 11 liquid circulation baffles

de refroidissement.cooling.

Suivant l'invention, ces différentes fonctions sont remplies par un couvercle 21 monobloc réalisé par moulage de matériau conducteur de la chaleur tel l'aluminium et dont les détails de réalisation sont According to the invention, these various functions are fulfilled by a one-piece cover 21 made by molding heat-conducting material such as aluminum and whose details of realization are

illustrés par les figures 2 à 4.illustrated in Figures 2 to 4.

Le couvercle 21 est constitué d'un premier flasque 22 de forme générale circulaire dans lequel est ménagée une gorge 23 destinée à recevoir un joint 24 (figure 1) constituant les moyens d'étanchéité de The cover 21 consists of a first flange 22 of generally circular shape in which is formed a groove 23 intended to receive a seal 24 (Figure 1) constituting the sealing means of

l'alternateur 11.the alternator 11.

Le flasque 22 comporte également à sa périphérie des oreilles 25, au nombre de quatre dans l'exemple The flange 22 also has at its periphery ears 25, four in number in the example

représenté, réparties angulairement de manière uniforme. represented, distributed angularly in a uniform manner.

Les oreilles 25 situées à la périphérie du flasque 22 sont munies de trous cylindriques 26 destinés au passage de vis (non représentées) assurant la fixation The lugs 25 located at the periphery of the flange 22 are provided with cylindrical holes 26 for the passage of screws (not shown) ensuring the fixation.

du couvercle 21 sur le boîtier 10.of the cover 21 on the housing 10.

Le couvercle 21 comporte un second flasque 27 également de forme générale circulaire dans lequel est ménagée une gorge 28 destinée à recevoir un joint 29 (figure 1) constituant les moyens d'étanchéité du carter The cover 21 comprises a second flange 27 also of generally circular shape in which is formed a groove 28 intended to receive a seal 29 (Figure 1) constituting the sealing means of the housing

17.17.

Le second flasque 27 comporte également une pluralité d'oreilles 30, au nombre de dix dans l'exemple The second flange 27 also comprises a plurality of ears 30, of which there are ten in the example

Toutefois, il va de soi que le nombre des oreilles 30 peut être différent; de même leur répartition angulaire peut être non uniforme, ces différents éléments dépendant de la configuration du However, it goes without saying that the number of ears 30 may be different; likewise their angular distribution may be non-uniform, these different elements depending on the configuration of the

châssis moteur sur lequel l'alternateur est fixé. motor chassis on which the alternator is fixed.

Les oreilles 30 situées à la périphérie externe du flasque 27 sont munies de trous cylindriques 31 destinés au passage de vis (non représentées) assurant la fixation du couvercle 21 et donc de l'alternateur 11 The lugs 30 located at the outer periphery of the flange 27 are provided with cylindrical holes 31 for the passage of screws (not shown) for fixing the cover 21 and therefore the alternator 11

équipé de son boîtier 10 sur le carter 17. equipped with its housing 10 on the housing 17.

Les deux flasques 22,27 du couvercle 21 sont reliés de matière par un moyeu central 32 dans lequel est ménagé un logement cylindrique 33 destiné à recevoir le The two flanges 22, 27 of the cover 21 are connected in their material by a central hub 32 in which is formed a cylindrical housing 33 intended to receive the

roulement 13.bearing 13.

Ainsi le couvercle 27 remplit la fonction de Thus the lid 27 serves the function of

palier avant de l'alternateur 11.front bearing of the alternator 11.

Le moyeu central 32 comporte également un trou cylindrique central 34 destiné au passage de l'arbre The central hub 32 also comprises a central cylindrical hole 34 intended for the passage of the shaft

rotorique 12 de l'alternateur 11.rotor 12 of the alternator 11.

Pour obtenir une circulation correcte du liquide de refroidissement, il faut ménager entre les deux flasques 22,27 du couvercle 21 des parois radiales alternativement pleines et ajourées coopérant avec les nervures 15 du boîtier 10, de manière à agencer entre les deux flasques 22,27 des chicanes de circulation comme To obtain a correct circulation of the coolant, it is necessary to arrange between the two flanges 22,27 of the cover 21 alternately full and perforated radial walls cooperating with the ribs 15 of the housing 10, so as to arrange between the two flanges 22,27 traffic baffles as

l'illustrent les flèches de la figure 4. illustrate the arrows in Figure 4.

Les parois pleines 35 radiales sont obtenues directement de moulage avec le couvercle 21 et relient en quelque sorte les oreilles 25 du flasque 22 au moyeu The radial solid walls are obtained directly from the molding with the lid 21 and connect the ears 25 of the flange 22 to the hub

central 32.central 32.

Dans deux de ces parois pleines 35, des trous cylindriques 36 permettent le passage de manière étanche des liaisons électriques de l'alternateur 11. Pour les parois ajourées, il est impossible de les obtenir directement de moulage avec le couvercle 21, tout au moins dans le cadre d'une fabrication en grande In two of these solid walls 35, cylindrical holes 36 allow the sealed passage of the electrical connections of the alternator 11. For the perforated walls, it is impossible to obtain them directly from the molding with the cover 21, at least in the framework of a large manufacturing

série comme c'est le cas dans le domaine de l'automobile. series as is the case in the automotive field.

En effet les passages 37 ne pourraient être obtenus directement de moulage qu'en utilisant deux noyaux adjacents Au droit des passages 37, les surfaces communes des deux noyaux doivent être parfaitement jointives de manière à empêcher toute infiltration de métal en fusion qui aurait pour résultat la présence de bavures voire même de parois très minces au droit des passages 37, empêchant ainsi le liquide de circuler librement. Suivant la présente invention, on résoud le problème en réalisant les parois ajourées à l'aide de Indeed, the passages 37 could be obtained directly from molding only by using two adjacent cores At the right of the passages 37, the common surfaces of the two cores must be perfectly joined in order to prevent any infiltration of molten metal which would result in the presence of burrs or even very thin walls to the right of passages 37, thus preventing the liquid from circulating freely. According to the present invention, the problem is solved by producing the perforated walls with the aid of

tenons amovibles 38.removable pegs 38.

Ces tenons amovibles 38 sont de forme générale parallélépipèdique et présentent une embase élargie 39 venant coopérer avec un logement 40 (figure 2) prévu à These removable tenons 38 are of generally parallelepipedic shape and have an enlarged base 39 cooperating with a housing 40 (FIG. 2) provided for in FIG.

cet effet dans le flasque 22 du couvercle 21. this effect in the flange 22 of the cover 21.

Ainsi qu'on le remarquera sur la figure 1 les tenons amovibles 38 sont maintenus en place par simple As will be seen in Figure 1 the removable tenons 38 are held in place by simple

coincement entre le couvercle 21 et le boîtier 10. jamming between the cover 21 and the housing 10.

On remarquera également que les chicanes de circulation ainsi agencées dans le couvercle 21 obligent le liquide de refroidissement à parcourir toute la face avant de l'alternateur, face avant o se situent en particulier les éléments redresseurs de courant, gros It will also be noted that the circulation baffles thus arranged in the cover 21 force the coolant to flow through the entire front face of the alternator, front face where in particular the current rectifying elements are located.

générateurs de calories.calorie generators.

Claims

1) Cooling device for an electric rotating machine, in particular a motor vehicle alternator, comprising a housing (17) in which are arranged conduits for supplying (18) and discharging (19) a coolant , a housing (10) in which the alternator (11) is integrated, said housing (10) having at its outer periphery ribs (15) cooperating with the internal walls of said housing (17) so as to provide baffles of circulation (20) of said liquid and a lid (21) monobloc, characterized in that said lid (21) comprises a first flange (22) constituting means for closing (26) and sealing (24) of the housing (10) a second flange (27) constituting means for closing (31) and sealing (29) the housing (17) a central hub (32) connecting the two flanges (22,27) in which is formed a housing (33) for receiving a bearing (13) constituting the u n of the bearings of the alternator (11) circulation means (35,37,38) of the coolant formed between the two flanges

(22,27) and the central hub (32).

2) Cooling device according to claim 1, characterized in that the coolant circulation means consist of radial walls (35,38) angularly distributed uniformly facing the ribs (15) of the housing

(10).

3) Cooling device according to claim 2, characterized in that the radial walls (35,38) are alternately full (35) and perforated (38) so as to constitute between the two flanges (22,27) of the cover (21). ) baffles

circulation of coolant.

4) Cooling device according to claim 3, characterized in that the solid walls (35) are obtained directly from molding with the

cover (21).

Cooling device according to claim 4, characterized in that certain solid walls (35) comprise holes (36) ensuring the sealed passage of the electrical connections of the alternator.

(11).

6) Cooling device according to claim 3, characterized in that the walls

openings (38) consist of removable tenons.

7) Cooling device according to claim 6, characterized in that the removable lugs (38) comprise an enlarged base (39) cooperating with a housing (40) formed in the flange

(22) of the lid (21).