EP3659238A1 - Machine électrique tournante comportant un organe élastique - Google Patents

Machine électrique tournante comportant un organe élastique

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Publication number
EP3659238A1
EP3659238A1 EP18742815.6A EP18742815A EP3659238A1 EP 3659238 A1 EP3659238 A1 EP 3659238A1 EP 18742815 A EP18742815 A EP 18742815A EP 3659238 A1 EP3659238 A1 EP 3659238A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
elastic member
stator
machine according
bosses
alternator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18742815.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Mathieu REDON
Pierre Faverolle
André SAUVIGNET
Maxime GROSPEAUD
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur SAS filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Publication of EP3659238A1 publication Critical patent/EP3659238A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/185—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to outer stators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/08—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key
    • F16D1/0829—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial loading of both hub and shaft by an intermediate ring or sleeve
    • F16D1/0835—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial loading of both hub and shaft by an intermediate ring or sleeve due to the elasticity of the ring or sleeve

Definitions

  • the present invention relates to an elastic member for a rotating electrical machine equipping a motor vehicle and a rotating electrical machine comprising such an elastic member.
  • a motor vehicle with a combustion engine is equipped with an alternator whose function is to transform the mechanical energy from the engine into electrical energy, in particular for the purpose of recharging the vehicle battery and supplying the vehicle's on-board electrical system.
  • the alternator comprises a rotor mounted on a shaft rotated and a stator surrounding the rotor, the stator being carried by a housing.
  • the rotor When the alternator is in operation, the rotor generates a rotating magnetic field that acts on the stator and causes it to vibrate. Depending on the rotational speed of the alternator, the stator vibrations may generate a magnetic noise that is manifested as a hissing sound, causing hearing discomfort.
  • a first aspect of the invention relates to a rotating electric machine for a motor vehicle.
  • the machine comprises a stator, a casing surrounding a rotor and the stator, the rotor being rotated about an axis, a resilient member disposed between the stator and the casing in a radial direction, the elastic member being at least partially formed of a metallic material and being shaped to present a stiffness in the radial direction intended to filter vibrations of the stator.
  • the elastic member is a mechanical part which is placed between the stator and the casing of the rotating electrical machine. Therefore, its implementation is quick to implement and does not require waiting time unlike the case of the resin used in the prior art.
  • the elastic member is formed of a multilayer material.
  • multilayer material is meant that the elastic member is formed of a succession of layers of different materials, these layers succeeding one another in the radial direction.
  • the elastic member is formed of at least two different materials.
  • the elastic member is formed of three different materials.
  • the elastic member is formed of a succession of layers of different materials with different properties.
  • At least two layers have different radial stiffness.
  • At least one layer is metallic.
  • At least one layer is formed of an organic compound.
  • a layer formed of an organic compound has a higher damping modulus than a layer formed of a metallic material.
  • a layer of damping material is between two layers of metallic materials.
  • the elastic member makes it possible both to filter and to damp the vibrations of the stator, in the radial direction.
  • the elastic member extends circumferentially around the stator.
  • the elastic member has a plane of symmetry, said plane of symmetry comprising the axis of rotation.
  • the elastic member may also have a second plane of symmetry extending perpendicularly to the axis of rotation.
  • the elastic member has a cross section relative to the axis, the cross section being open.
  • the first plane of symmetry passes through the opening and in particular the center in a circumferential direction of said opening.
  • the elastic member forms an arc having an angle of at least 240 °.
  • the elastic member has a wavy shape.
  • the corrugation is performed in the direction of positioning of said member between the housing and the stator.
  • the corrugation can thus be radial if the elastic member is positioned radially between the casing and the stator.
  • the corrugation may be axial if the elastic member is positioned axially between the housing and the stator.
  • the elastic member comprises bosses.
  • the bosses extend in particular in a radial direction.
  • the elastic member having an inner surface oriented towards the reference axis and an outer surface opposite to the inner surface, the outer surface and / or the inner surface being provided with bosses.
  • each boss has a height, in a radial direction, preferably between 0.5 mm and 30 mm.
  • each boss has a bearing surface that extends axially.
  • the elastic member comprises at least one opening disposed adjacent to one of the bosses.
  • the elastic member has openings disposed on either side of at least one boss.
  • the aperture extends in an axial direction.
  • the opening extends in a circumferential direction.
  • the elastic member comprises at least one opening on the boss.
  • the elastic member comprises an opening made to separate the boss in two parts preferably having identical dimensions.
  • the opening extends in an axial direction.
  • the opening extends in a circumferential direction.
  • the elastic member has a thickness, in a radial direction, of between 0.1 mm and 1 mm.
  • the stator comprises a body extending axially on a first length, the elastic member extending axially on a second length of between 10% and 120% of the first length.
  • the machine comprises a second elastic member extending between the stator and the housing in an axial direction and being shaped to present a stiffness in the axial direction intended to filter vibrations of the stator.
  • This second elastic member may come in addition to the first elastic member for damping the transmission of vibrations in a second direction, particularly axial.
  • the casing comprises a first bearing called “front bearing” and a second bearing called “rear bearing", the elastic member mechanically connecting the stator to the front bearing, the front bearing corresponding to the bearing which is closest to the driving member of the rotating electrical machine.
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an alternator, according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of a first example of a resilient member equipping the alternator of FIG. 1;
  • FIG. 3 is an enlarged view of the bosses of the elastic member of FIG. 2;
  • Figure 4A shows a first embodiment of the bosses of Figure 3;
  • Figure 4B shows a second embodiment of the bosses of Figure 3;
  • Figure 5 shows a third embodiment of the bosses of Figure 3.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of a second example of a resilient member equipping the alternator of FIG. 1;
  • FIGS. 7A and 7B show magnetic noise variation curves of the alternator of FIG. 1 and of an alternator of the prior art as a function of the rotational speed of the alternator, respectively without and with a phase preheating the alternator;
  • FIG. 8 is a schematic perspective view of a third example of elastic member according to the invention.
  • a motor vehicle with a combustion engine is equipped with a rotating electrical machine, such as an alternator or an alternator-starter, configured to transform the mechanical energy coming from the heat engine into energy. electric in particular to recharge the vehicle battery and electrically power the vehicle on-board network.
  • a rotating electrical machine such as an alternator or an alternator-starter
  • An alternator / starter is a reversible alternator, that is to say that it also has a mode of operation in which it transforms electrical energy into mechanical energy to start the engine of the motor vehicle.
  • the rotating machine behaves like an electric motor.
  • the alternator 10 comprises a rotor 12 rotatably mounted on a shaft 13 and a stator 15 surrounding the rotor 12.
  • the rotor 12 and the stator 15 are arranged inside a housing 11 comprising a front bearing 16 and a rear bearing 17.
  • the shaft 13 extends along a longitudinal axis X and is rotated by the motor via a motion transmission device comprising a pulley 20 fixed to a front end of the shaft 13.
  • the longitudinal axis X of the shaft 13 forms the axis of rotation of the rotor 12.
  • the stator 15 comprises a body 27 formed of a stack of sheets each having a generally annular shape. Notches are provided at the inner periphery of each sheet. The notches of the stacked sheets form grooves in which electrically conductive wires are wound so as to form armature coils 28.
  • the coils 28 define electrical phases, each phase comprising at least one coil.
  • the coils 28 form a front bun 29 and a rear bun 30 disposed on either side of the body 27 of the stator 15.
  • the body 27 of the stator 15 has a generally cylindrical annular shape defined by a front face disposed facing the front bearing 16, a rear face disposed facing the rear bearing 17, an inner cylindrical surface and a external cylindrical surface.
  • the front and rear faces of the body 27 of the stator 15 are transverse to the longitudinal axis X.
  • the rotor 12 comprises two pole wheels 31 each comprising a flange 32 disposed transversely with respect to the longitudinal axis X and provided with claws 33 extending axially around the periphery of the flange.
  • the claws 33 of one of the pole wheels 31 are angularly offset relative to the claws 33 of the other pole wheel 31 so that the claws 43 of the two pole wheels 31 reciprocally engage.
  • a cylindrical core 34 is interposed axially between the flanges 32 of the pole wheels 31.
  • the core 34 consists of two half-cores each belonging to one of the flanges 32.
  • This core 34 carries at its outer periphery an excitation coil 35 wound in an insulator radially interposed between the core 34 and the excitation coil 35.
  • the bearings 16, 17 are each equipped with a ball bearing 18, 19 for the rotational mounting of the shaft 13.
  • the rear bearing 17 is equipped with a brush holder 24 provided with brushes 23 arranged to rub on slip rings 21 electrically connected to the excitation coil 35 of the rotor 12.
  • the excitation coil 35 can thus be powered by an electrical excitation current from a voltage regulator.
  • the slip rings 21 are disposed on the rear end of the shaft 13.
  • the cooling of the alternator 10 is ensured by an air flow generated by two fans 25, 26 respectively disposed on the front face and on the rear face. of the rotor 12.
  • the alternator 10 comprises an elastic member 40 disposed between the stator 15 and the housing 1 January.
  • the elastic member 40 is disposed between the stator 15 and a single bearing, in this case the front bearing 16, to facilitate assembly.
  • the elastic member can mechanically connect the stator to the rear bearing or both bearings at a time.
  • the elastic member 40 is shaped to filter the vibrations of the stator resulting from the electromagnetic forces present in the alternator 10 when in operation.
  • the elastic member 40 limits the propagation of the vibrations of the stator 15 to the casing 1 1 of the alternator 10 so as to reduce the magnetic noise of the alternator 10.
  • the elastic member 40 is for example in the form of a tolerance ring, as shown in FIG. 2.
  • the elastic member 40 is mounted around the outer cylindrical surface of the body 27 of the stator 15.
  • the elastic member 40 has an inner surface 41 disposed facing, and preferably in contact with, the outer cylindrical surface of the body 27 of the stator 15, and an outer surface 42 opposite to the inner surface 41.
  • the elastic member 40 has bosses 44 extending radially outwardly on the outer surface 42.
  • the inner surface 41 is provided with recesses 45 having a shape complementary to the bosses 44.
  • the bosses 44 act in as damping elements between the stator 15 and the housing 1 1.
  • the bosses 44 of the elastic member 40 are more clearly visible in FIG. 3.
  • the bosses can be reversed, that is to say be arranged on the inner peripheral surface 41.
  • the bosses 44 of the elastic member 40 are at least partially elastically deformed in order to exert a radial force on the stator 15 and the housing 1 1 so as to prevent the stator 15 to move axially and / or radially and / or rotational relative to the housing 1 1.
  • the bosses 44 of the elastic member 40 thus allow the stator 15 to be held in position in the housing 1 1.
  • the elastic member 40 extends axially over a total length LT preferably between 10% and 120% of the length LS of the body 27 of the stator 15. Thus, the elastic member may extend over an axial length less than that of the stator body or, alternatively, extend over a length greater than that of the stator body.
  • the elastic member 40 has a thickness E, in a radial direction, preferably between 0.1 mm and 1 mm.
  • Each boss 44 has a bearing surface 47 disposed in contact with the casing January 1 if the bosses are disposed on an outer circumferential face of the resilient member or in contact with the body 27 of the stator if the bosses are disposed on an inner circumferential face of said member.
  • the elastic member may comprise bosses located respectively on the inner and outer faces of said member. The arrangement of the bosses on one side or the other may depend on the assembly method of the alternator in the sense that the bearing surface 47 is in particular in contact with the part (housing or stator) movable during mounting of the stator in the crankcase. The elastic member is therefore mounted, especially before assembly between the stator and the housing, on the immobile part during this assembly.
  • each boss 44 extends axially over a length L preferably between 20% and 1 10% of the length LS of the body 27 of the stator 15.
  • Each boss 44 has a height H, considered according to a radial direction between the inner surface 41 and the bearing surface 27, preferably between 0.5 mm and 30 mm.
  • each boss 44 has for example a width, in a circumferential direction, preferably between 0.2 mm and 30 mm.
  • the bosses of the same elastic member 40 are all identical along the circumference of said member.
  • the bosses may be evenly distributed along the circumference of the elastic member or not regularly distributed.
  • groups of several bosses can be regularly distributed to each other, in this case in the figures groups of two bosses are represented.
  • the elastic member 40 has a cross section relative to the X axis which is open. In other words, the elastic member 40 is not a closed ring. Preferably, the elastic member 40 is such that it covers an angle of at least 240 ° which makes it possible to ensure the centering of the stator 15 relative to the housing 1 1.
  • the elastic member 40 may be made of metal such as steel or aluminum.
  • metal such as steel or aluminum.
  • One advantage of using metal is to obtain a good thermal conduction between the stator 15 and the housing 1 1 so as to remove the heat resulting from the generation of the current induced in the stator.
  • the elastic member 40 may comprise openings 48 disposed on either side of each boss 44.
  • the elastic member 40 may comprise a single boss opening 44, for example arranged in the middle of the boss.
  • a boss 44 may be formed of several strips spaced apart by openings.
  • each boss 44 may comprise an additional opening 48, as represented in FIG. 4B, made to separate the boss 44 in two parts preferably having identical dimensions.
  • the various openings that comprise the elastic member 40, as well as their dimensions, are adapted to adjust the stiffness of the bosses 44, in particular in the radial direction, so that the elastic member 40 is sufficiently rigid to maintain in position the stator 15 in the housing 1 1 while being flexible enough to filter the vibrations.
  • the elastic member 40 may be formed of a multilayer material 60.
  • multilayer material is meant that the elastic member is formed of a succession of layers of different materials, these layers succeeding one another in the radial direction.
  • the elastic member comprises bosses 44 and is formed of three layers 61, 62, 61.
  • the upper and lower layers 61 are formed of a metallic material, and the intermediate layer 62 is formed of an organic compound.
  • the metal layers can be made of steel, aluminum, copper, brass or other.
  • the intermediate layer may be made of rubber, polymeric foams or the like.
  • the intermediate layer, formed of an organic compound, has a higher damping modulus than the two layers formed of a metallic material.
  • the elastic member makes it possible both to filter and to damp the vibrations of the stator, in the radial direction.
  • FIG. 7A shows a first curve 601 of variation of the magnetic noise BM as a function of the rotation speed V of an alternator according to the prior art and a second curve 602 of variation of the magnetic noise BM as a function of the speed of rotation V of the alternator 10 according to the invention.
  • These two curves 601, 602 are obtained for an ambient temperature of approximately 25 ° C., the alternator being put into cold operation, that is to say that the alternator has not undergone preheating phase before the realization of the measure.
  • the magnetic noise BM is expressed in dB (A) w acoustic decibel and the rotational speed is expressed in revolutions per minute rpm.
  • a decrease in magnetic noise BM is noted at least in a speed range between 1800 rpm and 5200 rpm.
  • the range of speeds between 1800 rpm and 4000 rpm is particularly interesting because it is in it that the magnetic noise is the most audible and therefore the most troublesome. Indeed, beyond this range, the aeraulic noise fans providing cooling of the alternator covers the magnetic noise.
  • FIG. 7B shows a third curve 603 for the variation of the magnetic noise BM as a function of the rotation speed V of the alternator according to the prior art and a second curve 604 for the variation of the magnetic noise BM. according to the rotation speed V of the alternator 10 according to the invention.
  • these two curves 603, 604 are obtained when the alternator has undergone a preheating phase, also for an ambient temperature of about 25 ° C. It can also be seen that in the speed range V between 1800 rpm and 4000 rpm the magnetic noise is reduced or remains approximately equal.
  • FIG. 8 shows another example of a second elastic member 50 that can be mounted in the alternator 10 in addition to the elastic member 40.
  • the elastic member 50 has for example a toroidal shape extending around an axis of revolution and is preferably formed of a metal. Such an elastic member may be assembled axially between each face of the body 27 of the stator 15 and the bearing 16, 17 corresponding so that the axis of revolution coincides with the axis of rotation X.
  • the alternator 10 may comprise two second elastic members 50.
  • the elastic member 50 has corrugations which act as damping elements in the axial direction.
  • the elastic member 50 has a cross section relative to the axis of revolution which is open.

Landscapes

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Abstract

La présente invention se rapporte essentiellement à un organe élastique (40) pour une machine électrique tournante (10) comprenant un stator (15) porté par un carter (11). L'organe élastique (40) est assemblé entre le stator (15) et le carter (11) selon une direction radiale, est au moins partiellement formé d'un matériau métallique et est conformé pour présenter une raideur selon la direction radiale prévue pour filtrer des vibrations du stator (15).

Description

MACHINE ÉLECTRIQUE TOURNANTE COMPORTANT UN
ORGANE ÉLASTIQUE
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un organe élastique pour une machine électrique tournante équipant un véhicule automobile et une machine électrique tournante comportant un tel organe élastique.
ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION
Un véhicule automobile à moteur thermique est équipé d'un alternateur qui a pour fonction de transformer l'énergie mécanique provenant du moteur en énergie électrique dans le but notamment de recharger la batterie du véhicule et d'alimenter le réseau de bord du véhicule. Pour ce faire, l'alternateur comporte un rotor monté sur un arbre entraîné en rotation et un stator entourant le rotor, le stator étant porté par un carter.
Lorsque l'alternateur est en fonctionnement, le rotor génère un champ magnétique tournant qui agit sur le stator et le fait vibrer. En fonction de la vitesse de rotation de l'alternateur, les vibrations du stator peuvent générer un bruit magnétique qui se manifeste sous la forme d'un sifflement, ce qui provoque une gêne auditive.
Dans le but d'atténuer le bruit magnétique, il est connu, notamment du document EP 1249064 B1 , d'insérer entre le stator et le carter des éléments d'amortissement des vibrations tels que des tampons et de la résine. Un inconvénient à cette façon de procéder est que la mise en place de tels éléments d'amortissement nécessite beaucoup de temps. En effet, il faut notamment positionner les tampons, couler la résine et attendre qu'elle polymérise.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION La présente invention vise à résoudre le problème qui vient d'être mentionné en proposant un moyen d'amortissement des vibrations d'une machine électrique tournante plus rapide à installer. À cet effet, un premier aspect de l'invention concerne une machine électrique tournante pour véhicule automobile. La machine comprend un stator, un carter entourant un rotor et le stator, le rotor étant en rotation autour d'un axe, un organe élastique disposé entre le stator et le carter selon une direction radiale, l'organe élastique étant au moins partiellement formé d'un matériau métallique et étant conformé pour présenter une raideur selon la direction radiale prévue pour filtrer des vibrations du stator.
L'organe élastique est une pièce mécanique qui est placée entre le stator et le carter de la machine électrique tournante. Par conséquent, sa mise en place est rapide à mettre en œuvre et ne requiert pas de temps d'attente contrairement au cas de la résine utilisée dans l'art antérieur.
Selon une réalisation, l'organe élastique est formé d'un matériau multicouche. Par « matériau multicouche », on entend que l'organe élastique est formé d'une succession de couches de matériaux différents, ces couches se succédant dans la direction radiale.
Par exemple, l'organe élastique est formé d'au moins deux matériaux différents.
Par exemple, l'organe élastique est formé de trois matériaux différents.
Par exemple, l'organe élastique est formé d'une succession de couches de matériaux différents aux propriétés différentes.
Par exemple, au moins deux couches comportent des raideurs radiales différentes.
Par exemple, au moins une couche est métallique.
Par exemple, au moins une couche est formée d'un composé organique. Par exemple, une couche formée d'un composé organique a un module d'amortissement plus élevé qu'une couche formée d'un matériau métallique.
Par exemple, une couche de matériau amortisseur est comprise entre deux couches de matériaux métalliques. Ainsi l'organe élastique permet à la fois de filtrer et d'amortir les vibrations du stator, selon la direction radiale.
Par exemple, l'organe élastique s'étend circonférentiellement autour du stator.
Selon un mode de réalisation, l'organe élastique présente un plan de symétrie, ledit plan de symétrie comprenant l'axe de rotation. De plus, l'organe élastique peut également présenter un deuxième plan de symétrie s'étendant perpendiculairement à l'axe de rotation.
Selon un mode de réalisation, l'organe élastique présente une section transversale par rapport à l'axe, la section transversale étant ouverte. En l'occurrence, le premier plan de symétrie passe par l'ouverture et notamment par le centre dans une direction circonférentielle de ladite ouverture.
Selon un mode de réalisation, l'organe élastique forme un arc de cercle présentant un angle d'au moins 240°.
Selon un mode de réalisation, l'organe élastique présente une forme ondulée. L'ondulation est réalisée dans la direction de positionnement dudit organe entre le carter et le stator. L'ondulation peut ainsi être radiale si l'organe élastique est positionné radialement entre le carter et le stator. En variante, l'ondulation peut être axiale si l'organe élastique est positionné axialement entre le carter et le stator.
Selon un mode de réalisation, l'organe élastique comporte des bossages. Les bossages s'étendent notamment dans une direction radiale.
Selon un mode de réalisation, l'organe élastique comportant une surface interne orientée vers l'axe de référence et une surface externe opposée à la surface interne, la surface externe et/ou la surface interne étant munies de bossages.
Selon un mode de réalisation, chaque bossage présente une hauteur, dans une direction radiale, comprise de préférence entre 0,5 mm et 30 mm.
Selon un mode de réalisation, chaque bossage comporte une surface d'appui qui s'étend axialement. Selon un mode de réalisation, l'organe élastique comporte au moins une ouverture disposée de manière adjacente à un des bossages. En l'occurrence, l'organe élastique comporte des ouvertures disposées de part et d'autre d'au moins un bossage. Par exemple, l'ouverture s'étend dans une direction axiale. En variante, l'ouverture s'étend dans une direction circonférentielle.
Selon un mode de réalisation, l'organe élastique comporte au moins une ouverture sur le bossage.
Selon une réalisation, l'organe élastique comporte une ouverture réalisée de manière à séparer le bossage en deux parties ayant de préférence des dimensions identiques.
Par exemple, l'ouverture s'étend suivant une direction axiale. En variante, l'ouverture s'étend dans une direction circonférentielle.
Selon un mode de réalisation, l'organe élastique présente une épaisseur, dans une direction radiale, comprise entre 0,1 mm et 1 mm.
Selon un mode réalisation, le stator comporte un corps s'étendant axialement sur une première longueur, l'organe élastique s'étendant axialement sur une deuxième longueur comprise entre 10% et 120% de la première longueur.
Selon un mode réalisation, la machine comporte un deuxième organe élastique s'étendant entre le stator et le carter selon une direction axiale et étant conformé pour présenter une raideur selon la direction axiale prévue pour filtrer des vibrations du stator. Ce deuxième organe élastique peut venir en supplément du premier organe élastique pour amortir la transmission des vibrations dans une deuxième direction notamment axiale. Selon un mode réalisation, le carter comporte un premier palier dit « palier avant » et un deuxième palier dit « palier arrière », l'organe élastique reliant mécaniquement le stator au palier avant, le palier avant correspondant au palier qui est le plus proche de l'organe d'entraînement de la machine électrique tournante. BRÈVE 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 schématique en coupe longitudinale d'un alternateur, selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un premier exemple d'organe élastique équipant l'alternateur de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue agrandie des bossages de l'organe élastique de la figure 2 ;
- la figure 4A montre une première variante de réalisation des bossages de la figure 3 ;
- la figure 4B montre une deuxième variante de réalisation des bossages de la figure 3 ;
- la figure 5 montre une troisième variante de réalisation des bossages de la figure 3 ;
- la figure 6 est une vue schématique en perspective d'un deuxième exemple d'organe élastique équipant l'alternateur de la figure 1 ;
- les figures 7A et 7B représentent des courbes de variations du bruit magnétique de l'alternateur de la figure 1 et d'un alternateur de l'art antérieur en fonction de la vitesse de rotation de l'alternateur, respectivement sans et avec une phase de préchauffe de l'alternateur ;
- la figure 8 est une vue schématique en perspective d'un troisième exemple d'organe élastique selon l'invention.
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 DÉTAILLÉE DE MODES DE RÉALISATION 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 en énergie électrique dans le but notamment de recharger la batterie du véhicule et d'alimenter électriquement le réseau de bord du véhicule.
Un alterno-démarreur est un alternateur réversible, c'est-à-dire qu'il présente également un mode de fonctionnement dans lequel il transforme de l'énergie électrique en énergie mécanique pour notamment démarrer le moteur thermique du véhicule automobile. Dans ce cas, la machine tournante se comporte comme un moteur électrique.
Un mode de réalisation d'un alternateur 10 selon l'invention va maintenant être décrit, en référence à la figure 1 . L'alternateur 10 comporte un rotor 12 monté solidaire en rotation sur un arbre 13 et un stator 15 entourant le rotor 12. Le rotor 12 et le stator 15 sont disposés à l'intérieur d'un carter 1 1 comprenant un palier avant 16 et un palier arrière 17.
L'arbre 13 s'étend selon un axe longitudinal X et est entraîné en rotation par le moteur via un dispositif de transmission de mouvement comprenant une poulie 20 fixée à une extrémité avant de l'arbre 13. L'axe longitudinal X de l'arbre 13 forme l'axe de rotation du rotor 12.
Dans l'ensemble de la description et dans les revendications, les termes « axial », « radial », « tangentiel », « intérieur », « extérieur » et leurs dérivés sont définis par rapport à l'axe longitudinal X. Le stator 15 comporte un corps 27 formé d'un empilement de tôles ayant chacune une forme générale annulaire. Des encoches sont ménagées à la périphérie interne de chaque tôle. Les encoches des tôles empilées forment des rainures dans lesquelles des fils électriquement conducteurs sont enroulés de manière à former des bobines d'induit 28. Les bobines 28 définissent des phases électriques, chaque phase comprenant au moins une bobine. Les bobines 28 forment un chignon avant 29 et un chignon arrière 30 disposés de part et d'autre du corps 27 du stator 15.
Le corps 27 du stator 15 présente une forme générale cylindrique annulaire délimitée par une face avant disposée en regard du palier avant 16, une face arrière disposée en regard du palier arrière 17, une surface cylindrique interne et une surface cylindrique externe. Les faces avant et arrière du corps 27 du stator 15 sont transversales par rapport à l'axe longitudinal X.
Le rotor 12 comporte deux roues polaires 31 comprenant chacune un flasque 32 disposé transversalement par rapport à l'axe longitudinal X et muni de griffes 33 s'étendant axialement en périphérie du flasque. Les griffes 33 de l'une des roues polaires 31 sont angulairement décalées par rapport aux griffes 33 de l'autre roue polaire 31 de manière à ce que les griffes 43 des deux roues polaires 31 s'entre- pénètrent alternativement. Un noyau cylindrique 34 est intercalé axialement entre les flasques 32 des roues polaires 31 . En l'occurrence, le noyau 34 est constitué de deux demi-noyaux appartenant chacun à l'un des flasques 32. Ce noyau 34 porte à sa périphérie externe une bobine d'excitation 35 enroulée dans un isolant intercalé radialement entre le noyau 34 et la bobine d'excitation 35.
Les paliers 16, 17 sont chacun équipés d'un roulement à billes 18, 19 pour le montage à rotation de l'arbre 13. Le palier arrière 17 est équipé d'un porte-balais 24 muni de balais 23 agencés pour frotter sur des bagues collectrices 21 connectées électriquement à la bobine d'excitation 35 du rotor 12. La bobine d'excitation 35 peut ainsi être alimentée par un courant électrique d'excitation provenant d'un régulateur de tension. Les bagues collectrices 21 sont disposées sur l'extrémité arrière de l'arbre 13. Le refroidissement de l'alternateur 10 est assuré par une circulation d'air générée par deux ventilateurs 25, 26 disposés respectivement sur la face avant et sur la face arrière du rotor 12.
L'alternateur 10 comporte un organe élastique 40 disposé entre le stator 15 et le carter 1 1 . Selon le mode de réalisation de la figure 1 , l'organe élastique 40 est disposé entre le stator 15 et un seul palier, en l'occurrence le palier avant 16, afin de faciliter l'assemblage. Selon d'autres modes de réalisation, l'organe élastique peut relier mécaniquement le stator au palier arrière ou aux deux paliers à la fois. L'organe élastique 40 est conformé pour filtrer les vibrations du stator 15 résultant des forces électromagnétiques en présence dans l'alternateur 10 lorsqu'il est en fonctionnement. Ainsi, l'organe élastique 40 limite la propagation des vibrations du stator 15 vers le carter 1 1 de l'alternateur 10 de manière à réduire le bruit magnétique de l'alternateur 10.
L'organe élastique 40 se présente par exemple sous la forme d'une bague de tolérance, comme illustré à la figure 2. Dans ce cas, l'organe élastique 40 est monté autour de la surface cylindrique externe du corps 27 du stator 15. L'organe élastique 40 comporte une surface interne 41 disposée en regard de, et de préférence au contact de la surface cylindrique externe du corps 27 du stator 15, et une surface externe 42 opposée à la surface interne 41 .
Selon ce mode de réalisation, l'organe élastique 40 comporte des bossages 44 s'étendant radialement extérieurement sur la surface externe 42. Inversement, la surface interne 41 est munie de creux 45 ayant une forme complémentaire aux bossages 44. Les bossages 44 agissent en tant qu'éléments d'amortissement entre le stator 15 et le carter 1 1 . Les bossages 44 de l'organe élastique 40 sont mieux visibles sur la figure 3. Selon un autre mode de réalisation, les bossages peuvent être inversés, c'est- à-dire être ménagés sur la surface périphérique interne 41 .
Lorsque le stator 15 est assemblé dans le carter 1 1 , les bossages 44 de l'organe élastique 40 sont au moins partiellement déformés élastiquement afin d'exercer un effort radial sur le stator 15 et sur le carter 1 1 de manière à empêcher le stator 15 de se déplacer axialement et/ou radialement et/ou en rotation par rapport au carter 1 1 . Les bossages 44 de l'organe élastique 40 permettent donc de maintenir en position le stator 15 dans le carter 1 1 .
L'organe élastique 40 s'étend axialement sur une longueur totale LT comprise de préférence entre 10% et 120% de la longueur LS du corps 27 du stator 15. Ainsi, l'organe élastique peut s'étendre sur une longueur axiale inférieure à celle du corps de stator ou, en variante, s'étendre sur une longueur supérieure à celle du corps de stator. L'organe élastique 40 présente une épaisseur E, dans une direction radiale, comprise de préférence entre 0,1 mm et 1 mm.
Chaque bossage 44 comporte une surface d'appui 47 disposée en contact avec le carter 1 1 si les bossages sont disposés sur une face circonférentielle externe de l'organe élastique ou en contact avec le corps 27 du stator si les bossages sont disposés sur une face circonférentielle interne dudit organe. Dans une variante de réalisation, l'organe élastique peut comporter des bossages situés respectivement sur les faces interne et externe dudit organe. La disposition des bossages sur une face ou l'autre peut dépendre du procédé d'assemblage de l'alternateur dans le sens où la surface d'appui 47 est notamment en contact avec la pièce (carter ou stator) mobile lors du montage du stator dans le carter. L'organe élastique est donc notamment monté, avant l'assemblage entre le stator et le carter, sur la pièce immobile lors de cet assemblage. La surface d'appui 47 de chaque bossage 44 s'étend axialement sur une longueur L comprise de préférence entre 20% et 1 10% de la longueur LS du corps 27 du stator 15. Chaque bossage 44 présente une hauteur H, considérée selon une direction radiale entre la surface interne 41 et la surface d'appui 27, comprise de préférence entre 0,5 mm et 30 mm. De plus, chaque bossage 44 présente par exemple une largeur, dans une direction circonférentielle, comprise de préférence entre 0,2 mm et 30 mm.
Par exemple, les bossages d'un même organe élastique 40 sont tous identiques le long de la circonférence dudit organe. Toujours par exemple, les bossages peuvent être régulièrement répartis le long de la circonférence de l'organe élastique ou non régulièrement répartis. Par exemple des groupes de plusieurs bossages peuvent être régulièrement répartis les uns des autres, en l'occurrence dans les figures des groupes de deux bossages sont représentés.
L'organe élastique 40 présente une section transversale par rapport à l'axe X qui est ouverte. Autrement dit, l'organe élastique 40 n'est pas un anneau fermé. De préférence, l'organe élastique 40 est tel qu'il couvre un angle d'au moins 240° ce qui permet d'assurer le centrage du stator 15 par rapport au carter 1 1 .
L'organe élastique 40 peut être réalisé en métal tel que de l'acier ou de l'aluminium. Un avantage à utiliser du métal est d'obtenir une bonne conduction thermique entre le stator 15 et le carter 1 1 de manière à évacuer la chaleur résultant de la génération du courant induit dans le stator. Selon des variantes de réalisation, l'organe élastique 40 peut comporter des ouvertures 48 disposées de part et d'autre de chaque bossage 44. En variante, l'organe élastique 40 peut comporter une seule ouverture par bossage 44, par exemple disposée au milieu du bossage. Dans une autre variante, un bossage 44 peut être formé de plusieurs bandes espacées par des ouvertures.
Les ouvertures 48 peuvent s'étendre axialement comme illustré à la figure 4A, ou tangentiellement comme illustré à la figure 5. Éventuellement, chaque bossage 44 peut comporter une ouverture supplémentaire 48, comme représentée à la figure 4B, réalisée de manière à séparer le bossage 44 en deux parties ayant de préférence des dimensions identiques. Les différentes ouvertures que comporte l'organe élastique 40, ainsi que leurs dimensions, sont adaptées pour ajuster la raideur des bossages 44, notamment selon la direction radiale, de manière à ce que l'organe élastique 40 soit suffisamment rigide pour maintenir en position le stator 15 dans le carter 1 1 tout en étant suffisamment souple pour filtrer les vibrations. Selon des variantes de réalisation, l'organe élastique 40 peut être formé d'un matériau multicouche 60. Par « matériau multicouche », on entend que l'organe élastique est formé d'une succession de couches de matériaux différents, ces couches se succédant dans la direction radiale. Dans l'exemple illustré à la figure 6, l'organe élastique comporte des bossages 44 et est formé de trois couches 61 , 62, 61 . Les couches supérieure et inférieure 61 sont formées d'un matériau métallique, et la couche intermédiaire 62 est formée d'un composé organique.
Les couches métalliques peuvent être réalisées en acier, aluminium, cuivre, laiton ou autre. La couche intermédiaire peut être réalisée en caoutchouc, mousses polymères ou autres. La couche intermédiaire, formée d'un composé organique, a un module d'amortissement plus élevé que les deux couches formées d'un matériau métallique. Ainsi l'organe élastique permet à la fois de filtrer et d'amortir les vibrations du stator, selon la direction radiale. La figure 7A montre une première courbe 601 de variation du bruit magnétique BM en fonction de la vitesse de rotation V d'un alternateur selon l'art antérieur et une deuxième courbe 602 de variation du bruit magnétique BM en fonction de la vitesse de rotation V de l'alternateur 10 selon l'invention. Ces deux courbes 601 , 602 sont obtenues pour une température ambiante d'environ 25 °C, l'alternateur étant mis en fonctionnement à froid, c'est-à-dire que l'alternateur n'a pas subi de phase de préchauffage avant la réalisation de la mesure.
Sur l'ensemble des figures, le bruit magnétique BM est exprimé en décibel acoustique dB(A)w et la vitesse de rotation est exprimée en tours par minute tr/min. Une diminution du bruit magnétique BM est constatée au moins dans une plage de vitesses comprise entre 1800 tr/min et 5200 tr/min. La plage de vitesses comprise entre 1800 tr/min et 4000 tr/min est particulièrement intéressante car c'est dans celle-ci que le bruit magnétique est le plus audible et donc le plus gênant. En effet, au-delà de cette plage, le bruit aéraulique des ventilateurs assurant le refroidissement de l'alternateur couvre le bruit magnétique.
De manière similaire à la figure 7A, la figure 7B montre une troisième courbe 603 de variation du bruit magnétique BM en fonction de la vitesse de rotation V de l'alternateur selon l'art antérieur et une deuxième courbe 604 de variation du bruit magnétique BM en fonction de la vitesse de rotation V de l'alternateur 10 selon l'invention. Par contre, ces deux courbes 603, 604 sont obtenues lorsque l'alternateur a subi une phase de préchauffage, également pour une température ambiante d'environ 25 °C. On constate également que dans la plage de vitesses V comprise entre 1800 tr/min et 4000 tr/min le bruit magnétique est réduit ou reste approximativement égal. La figure 8 montre un autre exemple d'un deuxième organe élastique 50 pouvant être monté dans l'alternateur 10 en supplément de l'organe élastique 40.
L'organe élastique 50 a par exemple une forme torique s'étendant autour d'un axe de révolution et est de préférence formé d'un métal. Un tel organe élastique peut être assemblé axialement entre chaque face du corps 27 du stator 15 et le palier 16, 17 correspondant de sorte que l'axe de révolution coïncide avec l'axe de rotation X. Ainsi, l'alternateur 10 peut comprendre deux deuxièmes organes élastiques 50. L'organe élastique 50 présente des ondulations qui agissent comme des éléments d'amortissement selon la direction axiale. L'organe élastique 50 présente une section transversale par rapport à l'axe de révolution qui est ouverte.
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.

Claims

Revendications
1 . Machine électrique tournante pour véhicule automobile, ladite machine (10) comprenant :
- un stator (15),
- un carter (1 1 ) entourant un rotor et le stator, le rotor étant en rotation autour d'un axe (X), et
- un organe élastique (40) disposé entre le stator (15) et le carter (1 1 ) selon une direction radiale,
la machine étant caractérisée en ce que l'organe élastique (40) est au moins partiellement formé d'un matériau métallique et en ce qu'il est conformé pour présenter une raideur selon la direction radiale prévue pour filtrer des vibrations du stator.
2. Machine selon la revendication 1 , caractérisée en ce que l'organe élastique (40) présente un plan de symétrie, ledit plan de symétrie comprenant l'axe (X).
3. Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'organe élastique (40) présente une section transversale par rapport à l'axe (X), la section transversale étant ouverte.
4. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'organe élastique (40) forme un arc de cercle présentant un angle d'au moins 240°.
5. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'organe élastique (40) présente une forme ondulée.
6. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'organe élastique (40) comporte des bossages (44).
7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'organe élastique (40) comporte une surface interne (41 ) orientée vers l'axe (X) et une surface externe (42) opposée à la surface interne (41 ), la surface externe (42) étant munie de bossages (44).
8. Machine selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que l'organe élastique (40) comporte une surface interne (41 ) orientée vers l'axe (X) et une surface externe (42) opposée à la surface interne (41 ), la surface interne (41 ) étant munie de bossages (44).
9. Machine selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que chaque bossage (44) comporte une surface d'appui (47) qui s'étend axialement.
10. Machine selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisée en ce que l'organe élastique (40) comporte au moins une ouverture (48) disposée de manière adjacente à un des bossages (44).
1 1 . Machine selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'organe élastique (40) comporte des ouvertures (48) disposées de part et d'autre d'au moins un bossage (44).
12. Machine selon la revendication 10 ou 1 1 , caractérisée en ce que l'ouverture (48) s'étend dans une direction axiale.
13. Machine selon la revendication 10 ou 1 1 , caractérisée en ce que l'ouverture (48) s'étend dans une direction circonférentielle.
14. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu'elle comporte un deuxième organe élastique (50) s'étendant entre le stator (15) et le carter (1 1 ) selon une direction axiale et étant conformé pour présenter une raideur selon la direction axiale prévue pour filtrer des vibrations du stator.
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