WO2011007073A2 - Pont redresseur de courant pour alternateur polyphase et alternateur polyphase comportant un tel pont - Google Patents

Pont redresseur de courant pour alternateur polyphase et alternateur polyphase comportant un tel pont Download PDF

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diodes
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rectifier bridge
threshold voltage
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Fabrice Tauvron
Régis SEIDENBINDER
Victor Dos Santos
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Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/02—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration

Definitions

  • the present invention relates to a current rectifier bridge for a polyphase alternator, particularly a motor vehicle.
  • It also relates to a polyphase alternator, particularly a motor vehicle, comprising such a bridge.
  • a polyphase alternator in particular a motor vehicle, comprises a stator, a rotor and at least one dc ac rectifier bridge as described in the documents WO 02/093717, FR 2 819 350 and
  • the stator is carried by a housing and bearing means, such as bearings, are provided so that the stator and the rotor are mutually centered to ensure an air gap between the inner periphery of the stator and the outer periphery of the rotor.
  • the alternator is internally ventilated, its rotor being either a claw rotor or a rotor with salient poles.
  • This rotor is secured to a shaft connected to a pulley intended to be rotated by the vehicle engine via a motion transmission device comprising at least one belt.
  • the rotor comprises at least one inductor winding and is configured to constitute an inductor rotor via its inductor winding.
  • the stator comprises a stator body carrying a polyphase induced winding.
  • the rotor When the rotor shaft of the alternator rotates and when the inductor winding of the rotor is powered electrically, the rotor creates a magnetic field that passes through the stator body and creates an AC-type induced current in the stator induced winding.
  • the voltage of the inductor winding is controlled by a voltage regulator, which belongs to a voltage regulator-brush holder assembly; the brushes rubbing on slip rings carried by the rear end of the shaft secured to the rotor and connected by wire links to the ends of the inductor winding, also called excitation winding.
  • the stator is in this case an induced stator and the rotor an inductive rotor.
  • the structure of the alternator is reversed, the rotor then being configured to form an induced rotor comprising a body carrying a polyphase induced winding, while the stator is configured to constitute an inductor stator comprising at least one winding inductor.
  • the polyphase winding of the armature comprises at least one winding per phase.
  • windings are in one embodiment with continuous son or alternatively pins.
  • Each phase may comprise a winding or alternatively two windings per phase so that in certain embodiments two current rectifier bridges can be provided as described and visible in FIG. 6 of EP 0 454 039.
  • the alternator is of the three-phase type with a winding per phase and the phases are connected in a known manner in a triangle or a star, as can be seen for example in FIG.
  • the outputs of the phases are connected to the current rectifying bridge comprising diodes. It is through the current rectifier bridge that rectifies the alternating current of the induced coil into a direct current.
  • the rectifier bridge is carried by the rotor in the case of EP 0 331 559 or by one of the bearings belonging to the casing carrying the stator body and also the voltage regulator-brush holder assembly in the documents WO 02/093717 and FR 2,819,350.
  • This bridge rectifier comprises, between two potentials, several branches in parallel each having a pair of diodes connected in series as visible in Figure 1 of EP 0331 559.
  • Each branch comprises a connection intended to be electrically connected to one of the phase outputs of the polyphase induced winding.
  • the number of branches depends in particular on the number of phases of the alternator.
  • the diodes conventionally comprise a body, also referred to as a base, comprising a massive main part extended axially by a base having at its free end a fixing face for a semiconductor element, based on silicon and pn junction, interposed between the base and the head of a rigid wire-shaped connection element called diode tail or diode axis. Resin surrounds the head of the tail of the diode and the semiconductor element. This resin is integral with the body of the diode.
  • the body of the diode is knurled for fixing the diode by press fitting into a hole.
  • the second power supply line comprises the bottom 3 of the rear bearing of the alternator connected to the vehicle ground, the knurled bodies diodes 10, said negative diodes being each force-fitted into a hole in the bottom 3 of the rear bearing, while the knurled bodies of the diodes 8, called positive diodes, are each force-fitted into a hole of a heat sink 9 carrying a positive terminal 1 17, said terminal B +, intended to be connected by a cable to the positive terminal of the battery.
  • the heatsink 9 therefore belongs to the first power supply line and the bottom 3 to the second power supply line.
  • the bodies of the negative diodes 10 belong to the anodes of the negative diodes while the bodies of the positive diodes 8 belong to the cathodes of the positive diodes.
  • the tails of the diodes 8, 10 are interconnected by electrical connections belonging to traces of a connector 13 configured to be connected to the outputs of the phases 23.
  • This connector has for this purpose lugs 1 14 for its electrical connection with the phase outputs.
  • connection is here made by crimping the lugs 1 14 being configured accordingly.
  • connection is made by welding.
  • the connector 13 in the form of plate is interposed between the bottom 3 of the rear bearing and the heat sink 9.
  • This connector comprises a plastic body in which are embedded the electrically conductive traces apparent locally to some places for making the electrical connections, in particular with the tails of the diodes 8, 10 and with the outputs of the phases 23.
  • Each branch of the bridge therefore has between its pair of diodes a connection point for its electrical connection with an output of one of the phases.
  • the rectifier bridge comprises two heat dissipators 3, 9 for respectively mounting negative diodes 10 and positive diodes 8.
  • diodes are comparable to a check valve because they let the current flow in the forward direction and block the current in the other direction.
  • the diode In the forward direction, the diode is conductive for a voltage greater than a threshold voltage. In the opposite direction the diode is not conductive. Of course, when the diode is non-conductive, it must not exceed a voltage, called breakdown voltage, because in this case the diode is destroyed.
  • the threshold voltage Vf is equal to 0.7V.
  • the diode is on from 0, 7V.
  • the hatched areas correspond to zones of tolerance.
  • the characteristic curve of the diode is a function of the temperature. More
  • the presence of the fans or fans causes air circulation to cool the alternator, including the current rectifier bridge configured accordingly, to find a non-dangerous balance. This increases the performance of the alternator.
  • the losses of the diodes in the forward direction are proportional to the threshold voltage and the average current.
  • LLD low leakage diodes
  • the lower the threshold voltage the greater are the leakage currents so that these leakage currents are to be taken into consideration, especially when the temperature increases.
  • the object of the present invention is to increase the efficiency of the alternator by using diodes with low threshold voltage while limiting the leakage currents.
  • a current rectifying bridge of the above-mentioned type is characterized in that at least one of its branches comprises two diodes with a threshold voltage of less than 0.7V, in that one of the diodes, called first diode, has a threshold voltage lower than the threshold voltage of the other diode, said second diode, and in that the leakage current of the second diode is lower than the leakage current of the first diode.
  • an alternator particularly a motor vehicle, is characterized in that it comprises at least one such current rectifier bridge.
  • the second diode connected in series with the first diode, limits the total leakage current of the branch while having a gain in efficiency of the alternator because the threshold voltage of each diode is decreased.
  • the rectifier bridge having two heat sinks, one of which is configured to be cooler when the alternator is operating, the second diode is mounted on the coldest heat sink and the first diode on the heat sink. hottest heat.
  • the fixing zone of the second diode is colder than the fixing zone of the first diode.
  • the second diode has a leakage current even more limited because it heats less than if it was mounted on the other sink, knowing that the leakage current depends on the temperature.
  • FIG. 1 is a schematic view of the current rectifier bridge circuit of the prior art with reference to the references of the WO document.
  • FIG. 2 represents the characteristic curve of a diode of the prior art with the voltage U in Volts on the abscissa and the current I in Amperes on the ordinate.
  • FIG. 3 is a diagrammatic view showing the diodes according to
  • the invention supplied with a voltage of 13V and mounted in a thermal enclosure whose temperature varies to make measurements of the leakage currents of the diodes;
  • FIGS. 4 and 5 are characteristic curves analogous to FIG. 2 respectively of first and second diodes according to the invention.
  • Figure 6 is a view similar to Figure 1 without the representation of all phases of the polyphase alternator.
  • FIG. 6 is schematically represented the two heat dissipators 9, 3 that comprise the three-branch current rectifying bridge of the type of that of document WO / 02/093717.
  • This bridge is carried in the aforementioned manner by the bottom of the rear bearing of the alternator with induced stator and rotor inductor.
  • the negative diodes 10, mounted in the bottom 3 of the rear bearing of the housing of the alternator forming a heat sink are less hot than the diodes positive 8 mounted in the heat sink 9.
  • the rear bearing usually aluminum-based, has a larger size than the dissipator 9.
  • the attachment zones of the negative diodes 10 are therefore less hot than the attachment zones of the positive diodes 8.
  • this temperature difference is taken into account as described below.
  • a positive diode 8 and a negative diode 10 of FIGS. 1 and 2 are replaced in at least one of the branches of the bridge by a first positive diode 80 and a second negative diode 100 respectively.
  • efficiency to increase the efficiency of the polyphase alternator is done in all branches of the bridge, as shown schematically in Figure 6, to further increase the efficiency of the polyphase alternator, knowing that conventional diodes are negligible leakage current under any circumstance.
  • the diodes 80, 100 have the same shape as the diodes 8 and 10 of FIGS. 1 and 2. More specifically, they have a knurled body and a tail like the diodes 8, 10. They are mounted in place of the diodes 8, 10 so that the structure of the current rectifier bridge is not modified.
  • the heat sink 9 and the bottom 3 of the rear bearing are not modified.
  • the semiconductor element of the diodes 80, 100 is modified.
  • the diodes 80, 100 are here LLD type diodes, that is to say low leakage diodes (low leakage diodes) that reduce heat dissipation. These LLD diodes are used for their properties, particularly in integrated circuits, such as those described in document US Pat. No. 4,887,142.
  • the diodes 80, 100 are therefore diodes that reduce the heat dissipation.
  • the diodes 80 and 100 of the pair of diodes of at least one branch of the bridge each have a threshold voltage Vf of less than 0.7V to reduce the losses of the diodes and increase the
  • this threshold voltage Vf is less than or equal to 0.6V.
  • one of the diodes 80, 100 of a pair of diodes, said diode with very low Vf, of one branch of the bridge has a threshold voltage Vf lower than the other diode 100, 80, called diode low Vf.
  • the positive diodes 80 have a lower threshold voltage than the other series of diodes, here the negative diodes 100, said second diodes.
  • the first diodes 80 have (FIG. 4) a threshold voltage Vf generally equal to 0.35V, whereas the second diodes 100 have (FIG. 5) a threshold voltage Vf generally equal to 0, 45V.
  • the diodes 80 are therefore very low Vf diodes and the diodes 100 of the low Vf diodes. According to another characteristic, the leak currents of the second diodes 100 are smaller than the leakage currents of the first diodes 80.
  • the LLD-type diodes supplied at 13V into the chamber 130 with a controllable temperature, the following results are obtained with the aid of an amper meter (the leakage currents being in milliamps).
  • the diodes are SBR diodes (Super Barrier Rectifier in English - trademark registered by Diodes Incorporated).
  • the leakage current of the first diodes 80 becomes significant and for 190 ° there is a runaway. In other words when stopping the engine of the motor vehicle, for example in the parking lot, it also stops the ventilation so that the diodes 80 can lead upside down (leakage current) and empty the battery.
  • the diodes 100 have a low leakage current.
  • the branch, in FIG. 6 each branch, of the current rectifier bridge comprises a first diode 80 with a very low Vf (threshold voltage) and a high leakage current associated with a second diode 100 with low Vf. (threshold voltage) and low leakage current.
  • the diode 100 with a low leakage current becomes predominant with respect to the other diode 80 with a higher leakage current and limits the leakage currents in the branch.
  • the diodes 80, 100 have a lower Vf while minimizing the leakage currents. More precisely thanks to the second diodes 100 have limit leakage currents and avoids a discharge of the battery.
  • junction-type JBR diodes of the type
  • the limit of the threshold voltage from diode 80 to very low VF depends on the technology. It can be equal to 0, 2V.
  • the dissipator 9 is at the potential B + because in the abovementioned manner it is intended to be electrically connected by a cable to the positive terminal of the vehicle battery whose voltage is usually 12V.
  • the potential of the bottom of the bearing is B- as above the bearing is intended electrically connected to the ground.
  • the negative diodes are not mounted directly in the bearing but on a negative dissipator secured to the rear bearing. Electrical isolation can occur between this dissipator and the rear bearing so that the diodes 100 are not necessarily at the potential of the mass.
  • the three branches of the bridge are parallel and act between two potentials.
  • Each branch comprises a pair of diodes connected in series and a connection point 1 14 intended to be electrically connected to one of the outputs of the phases of the induced polyphase winding.
  • the present invention is not limited to the embodiments described. We can reverse the structures.
  • the first diodes 80 will be mounted in the rear bearing and the second diodes 100 in the heat sink of the positive diodes because this is colder than the rear bearing because of the two-flow ventilation of the heat sink and the cooling fins configuration thereof.
  • the first diodes can therefore be positive or negative diodes.
  • the second diodes can be negative or positive diodes. All depends on the temperature of the diode mounting area and the temperature of the heat sink when the alternator is running.
  • the current rectifier bridge does not necessarily include a connector of the type of that of WO 02/093717.
  • the diodes of one and the same pair of diodes may belong to the same module comprising a heat sink support as described in the document FR 2 91 1 017 to which reference will be made.
  • the heat sink support, on which the pair of diodes is mounted constitutes one of the branches of the bridge.
  • the cathode of the negative diode and the anode of the positive diode are mounted on the heat sink support as can be seen in FIG. 8 of this document FR 2 91 1 017.
  • each branch of the bridge and therefore each heat sink support has a connection point for its connection with the phase output. This connection can be made by welding or using a washer.
  • connection point is thus made by any means, crimping tabs or welding, welding or electrically conductive bonding on a support, metal washer and screw.
  • the support of the diodes can be reduced to a simple plate as shown in Figure 1 of this document FR 2 91 1 017.
  • the rectifier bridge may comprise an additional branch to straighten the neutral point of a phase triangle assembly.
  • additional branch to straighten the neutral point of a phase triangle assembly.
  • triangular and star arrangements are possible, as can be seen for example in FIG. 21 of EP 0 454 039.
  • the rectifier bridge has five and seven branches, respectively.
  • At least one of the branches of the bridge is equipped with a pair of low Vf diodes according to the invention.
  • the invention is applicable to the inverted polyphase alternator of the aforementioned document EP 0 331 559.
  • the polyphase winding connected to the current rectifier bridge can therefore belong to an induced stator or an induced rotor.
  • the alternator is mount on the front bearing as disclosed in the document FR 2 744 575, which shows that alternatively the alternator is brushless and that the cooling means of the alternator comprise alternatively a centrifugal pump instead of a fan.
  • the alternator is cooled at least in part by circulation of a liquid.
  • the alternator is brushless and comprises a current rectifier bridge carried by an inductor rotor and a current rectifier bridge carried by the casing of an induced stator.
  • the inverted alternator of the document EP 0 331 559 can be used to supply at least one inductor winding of an inductor rotor of another alternator with an induced stator associated with another rectifier bridge of current carried by the housing.
  • the induced stator also carrying the inductor stator of the inverted alternator.
  • At least one of the branches of these rectifier bridges is equipped with diodes according to the invention.
  • one of these bridges may have a greater number of branches than the other.
  • the diodes can be fixed by brazing or any other means on the rectifier bridge.
  • the diodes are of the type described in relation to the embodiment of Figure 1 of FR 2 91 1 017 so that the diodes are in an embodiment without tails.
  • diodes 80 and 100 having a Vf of less than 0, 35V and 0, 45V can be used.

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Abstract

Le pont redresseur de courant pour alternateur polyphasé doté d'un bobinage induit polyphasé comprenant des sorties de phase, est du type comprenant plusieurs branches en parallèles comprenant chacune une paire de diodes (80, 100) montées en série et un point de connexion (114) destinée à être reliée à l'une des sorties des phases (23) du bobinage d'induit, l'une au moins de ses branches comportant deux diodes (80, 100) à tension de seuil (Vf) inférieure à 0, 7V, dont l'une (80), dite première diode, présente une tension de seuil inférieure à la tension de seuil de l'autre diode (100), dite seconde diode, et un courant de fuite supérieur au courant de fuite de la première diode (80). L'alternateur est équipé au moins d'un tel pont.

Description

« Pont redresseur de courant pour alternateur polyphasé et alternateur polyphasé comportant un tel pont »
Domaine de l'invention
La présente invention se rapporte à un pont redresseur de courant pour alternateur polyphasé, notamment de véhicule automobile.
Elle concerne également un alternateur polyphasé, notamment de véhicule automobile, comportant un tel pont.
Etat de la technique
Ainsi qu'on le sait un alternateur polyphasé, notamment de véhicule automobile, comporte un stator, un rotor et au moins un pont redresseur de courant alternatif en courant continu comme décrit dans les documents WO 02/093717, FR 2 819 350 et
EP 0 331 559 auxquels on se reportera pour plus de précisions.
Dans ces documents, incorporés par référence dans la description, il est prévu au moins un ventilateur pour refroidir l'alternateur, le stator est porté par un carter et des moyens de paliers, tels que des roulements, sont prévus pour que le stator et le rotor soient centrés mutuellement afin de garantir un entrefer entre la périphérie interne du stator et la périphérie externe du rotor.
Dans les documents WO 02/093717 et FR 2 819 350 l'alternateur est à ventilation interne, son rotor étant soit un rotor à griffes soit un rotor à pôles saillants. Ce rotor est solidaire d'un arbre relié à une poulie destinée à être entraînée en rotation par le moteur du véhicule via un dispositif de transmission de mouvement comportant au moins une courroie. Le rotor comporte au moins un bobinage inducteur et est configuré pour constituer un rotor inducteur via son bobinage inducteur. Le stator comporte un corps de stator portant un bobinage induit polyphasé. Lorsque l'arbre du rotor de l'alternateur tourne et lorsque le bobinage inducteur du rotor est alimenté électriquement, le rotor crée un champ magnétique qui transite par le corps du stator et qui crée un courant induit du type alternatif dans le bobinage induit du stator. Dans ces documents la tension du bobinage inducteur est pilotée par un régulateur de tension, qui appartient à un ensemble régulateur de tension- porte balais ; les balais frottant sur des bagues collectrices portées par l'extrémité arrière de l'arbre solidaire du rotor et reliées par des liaisons filaires aux extrémités du bobinage inducteur, appelé également bobinage d'excitation.
Le stator est dans ce cas un stator induit et le rotor un rotor inducteur. Dans le document EP 0331 559 la structure de l'alternateur est inversée, le rotor étant alors configuré pour constituer un rotor induit comportant un corps portant un bobinage induit polyphasé, tandis que le stator est configuré pour constituer un stator inducteur comportant au moins un bobinage inducteur. Dans tous les cas il faut redresser le courant induit du type alternatif produit dans le bobinage polyphasé de l'induit en un courant continu pour alimenter les
consommateurs du réseau de bord et recharger la batterie dans le mode de réalisation décrit dans les documents WO 02/093717 et FR 2 819 350 ou pour alimenter électriquement les bobines du ralentisseur électromagnétique dans le cas du document EP 0331 559.
Le bobinage polyphasé de l'induit comporte au moins un enroulement par phase.
Ces enroulements sont dans un mode de réalisation à fils continus ou en variante à épingles.
Le nombre de phases et d'enroulements dépend des applications.
Ainsi le nombre de phases peut varier de 3 à 7.
Chaque phase peut comporter un enroulement ou en variante deux enroulements par phase en sorte que dans certains modes de réalisation il peut être prévu deux ponts redresseurs de courant comme décrit et visible à la figure 6 du document EP 0 454 039. Dans les documents WO 02/093717, FR 2 819 350 et EP 0 331 559 l'alternateur est du type triphasé à un enroulement par phase et les phases sont connectées de manière connue en triangle ou en étoile comme visible par exemple dans la figure
1 du document EP 0331 559.
Les sorties des phases sont reliées au pont redresseur de courant comportant des diodes. C'est par l'intermédiaire du pont redresseur de courant que l'on redresse le courant alternatif du bobinage induit en un courant continu.
Le pont redresseur est porté par le rotor dans le cas du document EP 0 331 559 ou par l'un des paliers appartenant au carter portant le corps du stator et également l'ensemble régulateur de tension- porte balais dans les documents WO 02/093717 et FR 2 819 350.
Ce pont redresseur comporte, entre deux potentiels, plusieurs branches en parallèle comportant chacune une paire de diodes montées en série comme visible dans la figure 1 du document EP 0331 559.
Chaque branche comporte une connexion destinée à être reliée électriquement à l'une des sorties de phase du bobinage induit polyphasé.
Le nombre de branches est fonction notamment du nombre de phases de l'alternateur.
L'une des branches du pont redresseur est visible à la figure 3 du document WO
02/093717 et à la figure 15 du document FR 2 819 350.
Plus précisément, en se reportant au circuit schématique phases- pont redresseur de la figure 1 , dans lequel on a repris les références du document WO 02/093717, dans chaque branche du pont la cathode d'une diode 8 d'une paire de diodes 8, 10 est reliée électriquement à une première ligne d'alimentation électrique 9, 1 17, tandis que l'anode de l'autre diode 10 de la paire de diodes 8, 10 est reliée électriquement à une deuxième ligne d'alimentation électrique 3. L'anode de la diode 8 est reliée électriquement à la cathode de la diode 10. La sortie d'un enroulement 23 de l'une des phases est connectée à la liaison électrique entre l'anode de la diode 8 et la cathode de la diode 10, sachant que le potentiel de la première ligne d'alimentation électrique 9, 1 17 est supérieur au potentiel de la deuxième ligne d'alimentation électrique 3.
Les diodes comportent classiquement un corps, appelée également culot, comportant une partie principale massive prolongée axialement par un socle présentant à son extrémité libre une face de fixation pour un élément semi conducteur, à base de silicium et à jonction p-n, intercalé entre le socle et la tête d'un élément de connexion en forme de fil rigide appelé queue de diode ou axe de la diode. De la résine enrobe la tête de la queue de la diode et l'élément semi conducteur. Cette résine est solidaire du corps de la diode.
Le corps de la diode est moleté pour fixation de la diode par emmanchement à force dans un trou.
En se reportant à la figure 1 et aux documents WO 02/093717 et FR 2 819 350 on voit que la seconde ligne d'alimentation électrique comporte le fond 3 du palier arrière de l'alternateur relié à la masse du véhicule, les corps moletés des diodes 10, dites diodes négatives, étant chacun emmanché à force dans un trou du fond 3 du palier arrière, tandis que les corps moletés des diodes 8, dites diodes positives, sont chacun emmanché à force dans un trou d'un dissipateur de chaleur 9 portant une borne positive 1 17, dite borne B+, destinée à être reliée par un câble à la borne positive de la batterie. Le dissipateur 9 appartient donc à la première ligne d'alimentation électrique et le fond 3 à la deuxième ligne d'alimentation électrique. Les corps des diodes négatives 10 appartiennent aux anodes des diodes négatives tandis que les corps des diodes positives 8 appartiennent aux cathodes des diodes positives. Les queues des diodes 8, 10 sont reliées entre elles par des liaisons électriques appartenant à des traces d'un connecteur 13 configuré pour être relié aux sorties des phases 23. Ce connecteur présente pour ce faire des pattes 1 14 pour sa liaison électrique avec les sorties des phases.
La liaison est ici réalisée par sertissage les pattes 1 14 étant configurées en conséquence. En variante la liaison est réalisée par soudage. Dans ce document WO 02/093717 le connecteur 13 en forme de plaque est intercalé entre le fond 3 du palier arrière et le dissipateur de chaleur 9. Ce connecteur comporte un corps en matière plastique dans lequel sont noyées les traces électriquement conductrices apparentes localement à certains endroits pour réaliser les liaison électriques notamment avec les queues des diodes 8, 10 et avec les sorties des phases 23.
Chaque branche du pont comporte donc entre sa paire de diodes un point de connexion pour sa liaison électrique avec une sortie de l'une des phases.
Le pont redresseur comporte dans cet exemple de réalisation deux dissipateurs de chaleur 3, 9 pour montage respectivement des diodes négatives 10 et des diodes positives 8.
Normalement les diodes positives 8 s'opposent au passage du courant en sorte que la batterie ne risque pas de se décharger.
Ces diodes sont comparables à un clapet anti-retour car elles laissent passer le courant dans le sens direct et bloquent le courant dans l'autre sens.
Dans le sens direct la diode est conductrice pour une tension supérieure à une tension de seuil. Dans le sens inverse la diode n'est pas conductrice. Bien entendu lorsque la diode est non conductrice il ne faut pas dépasser une tension, dite tension de claquage, car dans ce cas la diode est détruite.
Pour plus de précisions on se reportera à la figure 2, qui est une courbe
caractéristique (Courant I en fonction de la tension U) d'une diode au silicium semblable à la courbe caractéristique de la page 22 de l'ouvrage « Circuit de charge » édition ETAI de avril 1995.
Dans cette figure on voit que la tension seuil Vf est égale à 0,7V. La diode est passante à partir de 0, 7V. Les zones hachurées correspondent à des zones de tolérance. La courbe caractéristique de la diode est fonction de la température. Plus
précisément lorsque la température augmente, plus un courant de fuite circulant en sens inverse apparaît. Avec des diodes classiques à tension de seuil Vf de 0, 7V ces courants de fuite sont négligeables.
En outre grâce à la présence de ou des ventilateurs on provoque une circulation d'air pour refroidir l'alternateur, notamment le pont redresseur de courant configuré en conséquence, afin de trouver un équilibre non dangereux. On augmente ainsi les performances de l'alternateur.
Ainsi qu'il ressort de la figure 2 les pertes des diodes dans le sens direct (sens de conduction) sont proportionnelles à la tension de seuil et au courant moyen.
Pour augmenter encore les performances et le rendement de l'alternateur de l'alternateur on peut songer à utiliser des diodes à tension de seuil plus basse, telles que des diodes à faible fuite, dites diodes LLD (low leakage diodes en anglais).
En pratique plus la tension de seuil est basse plus les courants de fuite sont importants en sorte que ces courants de fuite sont à prendre en considération notamment lorsque la température augmente.
Cette augmentation de la température peut avoir des conséquences lorsque l'on arrête le véhicule et qu'on le laisse en stationnement, car l'alternateur n'est alors plus ventilé en sorte que les courants de fuite peuvent vider au moins en partie la batterie.
Objet de l'invention La présente invention a pour objet d'augmenter le rendement de l'alternateur en utilisant des diodes à tension de seuil faible tout en limitant les courants de fuite.
Suivant l'invention un pont redresseur de courant du type sus indiqué est caractérisé en ce que l'une au moins de ses branches comporte deux diodes à tension de seuil inférieure à 0, 7V, en ce que l'une des diodes, dite première diode, présente une tension de seuil inférieure à la tension de seuil de l'autre diode, dite seconde diode, et en ce que le courant de fuite de la seconde diode est inférieure au courant de fuite de la première diode.
Suivant l'invention un alternateur, notamment de véhicule automobile est caractérisé en ce qu'il comporte au moins un tel pont redresseur de courant.
Grâce à l'invention la seconde diode, montée en série avec la première diode, limite le courant de fuite totale de la branche tout en ayant un gain en rendement de l'alternateur car la tension de seuil de chaque diode est diminuée.
Suivant une autre caractéristique, le pont redresseur comportant deux dissipateurs de chaleur dont l'un est configuré pour être plus froid lorsque l'alternateur fonctionne, la deuxième diode est montée sur le dissipateur de chaleur le plus froid et la première diode sur le dissipateur de chaleur le plus chaud.
Ainsi la zone de fixation de la deuxième diode est plus froide que la zone de fixation de la première diode. La deuxième diode présente un courant de fuite encore plus limité car elle s'échauffe moins que si elle était montée sur l'autre dissipateur, sachant que le courant de fuite dépend de la température.
Cette disposition permet de limiter encore les courant de fuite de la seconde diode et donc de la paire de diode. D'autres avantages apparaîtront dans la description qui va suivre en regards des dessins annexés. Brève description des dessins
- la figure 1 est une vue schématique du circuit phases - pont redresseur de courant de l'art antérieur avec reprise des références du document WO
02/093717 ;
- la figure 2 représente la courbe caractéristique d'une diode de l'art antérieur avec en abscisse la tension U en Volts et en ordonnée le courant I en Ampères.
- les figure 3 est une vue schématique représentant les diodes selon
l'invention alimentées avec une tension de 13V et montées dans une enceinte thermique dont la température varie pour effectuer des mesures des courants de fuite des diodes ;
- les figures 4 et 5 sont des courbes caractéristiques analogues à la figure 2 respectivement des premières et secondes diodes selon l'invention ;
- la figure 6 est une vue analogue à la figure 1 sans la représentation de la totalité des phases de l'alternateur polyphasé.
Exemples de réalisation de l'invention
Dans les figures 3 à 6 on a représenté que les éléments essentiels à la
compréhension de l'invention et les éléments communs aux figures seront affectés des mêmes signes de références.
Ainsi dans la figure 6 on a représenté schématiquement les deux dissipateurs de chaleurs 9, 3 que comporte le pont redresseur de courant à trois branches du type de celui du document WO/02/093717. Ce pont est porté de manière précitée par le fond du palier arrière de l'alternateur à stator induit et rotor inducteur. Pour mémoire on rappellera que, lorsque l'alternateur fonctionne, dans le document WO/02/093717 les diodes négatives 10, montées dans le fond 3 du palier arrière du carter de l'alternateur formant dissipateur de chaleur, sont moins chaudes que les diodes positives 8 montées dans le dissipateur de chaleur 9. Cela est provient du fait que la palier arrière, usuellement à base d'aluminium, a une plus grande taille que le dissipateur 9.
Les zones de fixation des diodes négatives 10 sont donc moins chaudes que les zones de fixation des diodes positives 8.
Suivant une caractéristique de l'invention il est tiré partie de cette différence de température de manière décrite ci-après.
Dans les figures 3 à 6, selon une caractéristique, on remplace dans au moins une des branches du pont une diode positive 8 et une diode négative 10 des figures 1 et 2 par respectivement une première diode positive 80 et une seconde diode négative 100 à haut rendement pour augmenter le rendement de l'alternateur polyphasé. Avantageusement cela est réalisé dans toutes les branches du pont, comme représenté schématiquement à la figure 6, pour augmenter encore plus le rendement de l'alternateur polyphasé, sachant que les diodes classiques sont à courant de fuite négligeable en toute circonstance. Les diodes 80, 100 ont la même forme que les diodes 8 et 10 des figures 1 et 2. Plus précisément elles présentent un corps moleté et une queue comme les diodes 8, 10. Elles se montent en lieu et place des diodes 8, 10 en sorte que la structure du pont redresseur de courant n'est pas modifiée. Le dissipateur de chaleur 9 et le fond 3 du palier arrière ne sont pas modifiés.
Par contre l'élément semi conducteur des diodes 80, 100 est modifié.
Les diodes 80, 100 sont ici des diodes du type LLD, c'est-à-dire des diodes à faible fuite (low leakage diodes en anglais) qui réduisent la dissipation de chaleur. Ces diodes LLD sont utilisées pour leurs propriétés notamment dans les circuits intégrés, tels ceux décrits dans le document US 4 887 142.
Les diodes 80, 100 sont donc des diodes qui réduisent la dissipation de chaleur. Selon une caractéristique de l'invention les diodes 80 et 100 de la paire de diodes d'au moins une branche du pont, présentent chacune une tension de seuil Vf inférieure à 0, 7V pour diminuer les pertes des diodes et augmenter les
performances et le rendement de l'alternateur.
Dans un mode de réalisation cette tension de seuil Vf est inférieure ou égale à 0, 6V.
Suivant une autre caractéristique l'une des diodes 80, 100 d'une paire de diodes, dite diode à très faible Vf, d'une branche du pont présente une tension de seuil Vf inférieure à l'autre diode 100, 80, dite diode à faible Vf.
Dans le mode de réalisation de s figures 3 à 6 les diodes positives 80, dites premières diodes, présentent une tension de seuil inférieure à l'autre série de diodes, ici les diodes négatives 100 dites secondes diodes.
Comme visible dans les figures 4 et 5 les premières diodes 80 présentent (figure 4) une tension de seuil Vf globalement égale à 0, 35V, tandis que les secondes diodes 100 présentent (figure 5) une tension de seuil Vf globalement égale à 0, 45V.
Les diodes 80 sont donc des diodes à très faible Vf et les diodes 100 des diodes à faible Vf Suivant une autre caractéristique, les courants de fuites des secondes diodes 100 sont inférieurs aux courants de fuites des premières diodes 80.
Plus précisément en plaçant les diodes du type LLD alimentées sous 13V dans l'enceinte 130 à température pilotable on obtient à l'aide d'un ampère mètre les résultats suivants (les courants de fuites étant en milli Ampères). Ici les diodes sont des diodes SBR (Super Barrier Rectifier en Anglais- marque déposée par Diodes Incorporated).
Diode 80 à très faible Vf :
Figure imgf000012_0001
Diode 100 à faible Vf :
Figure imgf000012_0002
Le courant de fuite des premières diodes 80 devient important et pour 190° on constate un emballement. Autrement dit lorsque l'on arrête le moteur du véhicule automobile, par exemple au parking, on arrête également la ventilation en sorte que les diodes 80 peuvent conduire à l'envers (courant de fuite) et vider la batterie.
Par contre les diodes 100 présentent un faible courant de fuite.
Suivant une caractéristique de l'invention la branche, dans la figure 6 chaque branche, du pont redresseur de courant comporte une première diode 80 à très faible Vf (tension de seuil) et fort courant de fuite associée à une seconde diode 100 à faible Vf (tension de seuil) et faible courant de fuite.
Ces diodes étant montées en série dans la branche, la diode 100 à faible courant de fuite devient prépondérante par rapport à l'autre diode 80 à plus fort courant de fuite et limite les courant de fuite dans la branche
Grâce à l'invention on obtient un meilleur rendement du fait que les diodes 80, 100 ont un plus faible Vf tout en minimisant les courants de fuite. Plus précisément grâce aux deuxièmes diodes 100 ont limite les courants de fuite et on évite une décharge de la batterie.
Bien entendu en variante on peut utiliser des diodes JBR à jonction du type
Schottky (Jonction Barrier Schottky en Anglais).
La limite de la tension de seuil de la diode 80 à très faible VF dépend de la technologie. Elle peut être égale à 0, 2V. Le fait que les secondes diodes 100 soient montées ici sur le fond du palier 3 plus froid que le dissipateur limite encore les courants de fuite des diodes 100 car de manière précitée le courant de fuite est très dépendant de la température. Cette disposition permet d'accentuer encore la limitation des courants de fuite. Dans la figure 6 le dissipateur 9 est au potentiel B+ car de manière précitée il est destiné à être relié électriquement par un câble à la borne positive de la batterie du véhicule dont la tension est usuellement de 12V. Le potentiel du fond du palier est B- car de manière précitée le palier est destiné relié électriquement à la masse. Bien entendu en variante les diodes négatives ne sont pas montées directement dans le palier mais sur un dissipateur négatif solidaire du palier arrière. Une isolation électrique peut intervenir entre ce dissipateur et le palier arrière en sorte que les diodes 100 ne sont pas forcément au potentiel de la masse.
Les trois branches du pont sont parallèles et agissent entre deux potentiels.
Chaque branche comporte une paire de diodes montées en série et un point de connexion 1 14 destiné à être relié électriquement à l'une des sorties des phases du bobinage polyphasé induit.
Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisations décrits. On peut inverser les structures. Ainsi dans le cas d'un alternateur du type de celui du document FR 2 827 437 on montera les premières diodes 80 dans le palier arrière et les secondes diodes 100 dans le dissipateur de chaleur des diodes positives car celui-ci est plus froid que le palier arrière du fait de la ventilation à deux flux de ce dissipateur de chaleur et de la configuration à ailettes de refroidissement de celui-ci.
Les premières diodes peuvent donc être des diodes positives ou négatives. De même les secondes diodes peuvent être des diodes négatives ou positives. Tous dépend de la température de la zone de montage des diodes et de la température du dissipateur de chaleur lorsque l'alternateur fonctionne.
Bien entendu le pont redresseur de courant ne comporte pas forcément un connecteur du type de celui du document WO 02/093717. Ainsi en variante les diodes d'une même paire de diodes peuvent appartenir à un même module comportant un support à dissipateur de chaleur comme décrit dans le document FR 2 91 1 017 auquel on se reportera. Le support à dissipateur de chaleur, sur lequel est montée la paire de diodes, constitue l'une des branches du pont. Ainsi la cathode de la diode négative et l'anode de la diode positive sont montées sur le support à dissipateur de chaleur comme visible dans la figure 8 de ce document FR 2 91 1 017.
Le support à dissipateur de chaleur est alors monté à isolation électrique par rapport au palier arrière. Dans ce cas les premières et secondes diodes sont globalement à la même température. On notera que chaque branche du pont et donc chaque support à dissipateur de chaleur, comporte un point de connexion pour sa liaison avec la sortie de phase. Cette connexion peut être réalisé par soudage ou à l'aide d'une rondelle.
Le point de connexion est donc réalisé par tous moyens, pattes de sertissage ou de soudage, soudage ou collage électriquement conducteur sur un support, rondelle métallique et vis. Bien entendu le support des diodes peut se réduire à une simple plaque comme visible à la figure 1 de ce document FR 2 91 1 017.
A la lumière de ce document FR 2 91 1 017 on voit que le nombre de phases de l'alternateur peut être de manière précitée supérieur à trois, par exemple à six, et que l'alternateur peut comporter deux ponts redresseurs de courant comme décrit dans le document EP 0 454 039.
Le pont redresseur peut comporter une branche supplémentaire pour redresser le point neutre d'un montage en triangle des phases. Bien entendu des montages en triangle et en étoile sont possibles comme visible par exemple à la figure 21 du document EP 0 454 039.
Dans le cas d'un alternateur à cinq phases et à sept phases, le pont redresseur comporte respectivement cinq et sept branches.
Bien entendu lorsque le nombre de branches du pont est par exemple de 4 ou 6 on peut équiper seulement la moitié des branches du pont.
Dans tous les cas au moins l'une des branches du pont est équipée d'une paire de diodes à faible Vf selon l'invention.
Bien entendu l'invention est applicable à l'alternateur polyphasé inversé du document EP 0 331 559 précité. Le bobinage polyphasé relié au pont redresseur de courant peut donc appartenir à un stator induit ou à un rotor induit.
Bien entendu dans le cas d'un alternateur à stator induit on peut monter le ou les ponts redresseurs de courant sur le palier avant comme divulgué dans le document FR 2 744 575, qui montre qu'en variante l'alternateur est sans balais et que les moyens de refroidissement de l'alternateur comportent en variante une pompe centrifuge à la place d'un ventilateur. Bien entendu en variante l'alternateur est refroidit au moins en partie par circulation d'un liquide. En variante l'alternateur est sans balais et comporte un pont redresseur de courant porté par un rotor inducteur et un pont redresseur de courant porté par le carter d'un stator induit. Plus précisément l'alternateur inversé du document EP 0 331 559 peut servir à alimenter en courant continu au moins un bobinage inducteur d'un rotor inducteur d'un autre alternateur comportant un stator induit associé à un autre pont redresseur de courant porté par le carter du stator induit portant également le stator inducteur de l'alternateur inversé.
L'une au moins des branches de ces ponts redresseur est équipée des diodes selon l'invention.
Bien entendu l'un de ces ponts peut présenter un nombre de branches supérieur à l'autre.
En variante les diodes peuvent être fixées par brasage ou tout autre moyen sur le pont redresseur.
En variante les diodes sont du type de celles décrites en relation au mode de réalisation de la figure 1 du document FR 2 91 1 017 en sorte que les diodes sont dans un mode de réalisation dépourvues de queues.
Bien entendu selon les applications et la technologie des diodes (SBR et JBR par exemple) on peut utiliser des diodes 80 et 100 ayant un Vf inférieur respectivement à 0, 35V et 0, 45V

Claims

Revendications 1 . Pont redresseur de courant alternatif en courant continu pour alternateur polyphasé, notamment de véhicule automobile, doté d'un bobinage induit polyphasé comprenant des sorties de phase, du type comprenant plusieurs branches en parallèles comprenant chacune une paire de diodes (80, 100) montées en série et un point de connexion (1 14) destinée à être reliée à l'une des sorties des phases (23) du bobinage d'induit, caractérisé en ce que l'une au moins de ses branches comporte deux diodes (80, 100) à tension de seuil (Vf) inférieure à 0, 7V, en ce que l'une des diodes (80), dite première diode, présente une tension de seuil inférieure à la tension de seuil de l'autre diode (100), dite seconde diode, et en ce que le courant de fuite de la seconde diode (100) est inférieure au courant de fuite de la première diode (80).
2. Pont redresseur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que toutes les branches du pont redresseur sont équipées d'une première diode (80) et d'une seconde diode (100).
3. Pont redresseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première et la seconde diode sont des diodes LLD à faible fuite.
4. Pont redresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la tension de seuil (Vf) de chaque diode est inférieure ou égale à 0, 6V.
5. Pont redresseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tension de seuil de la première diode (80) est globalement égale à 0, 35V, tandis que la tension de seuil de la seconde diode (100) est globalement égale à 0, 45 V
6. Pont redresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux dissipateurs de chaleur (3, 9) dont l'un est configuré pour être plus froid lorsque l'alternateur fonctionne et en ce que la deuxième diode (100) est montée sur le dissipateur de chaleur (3) le plus froid tandis que la première diode (80) est montée sur I e dissipateur de chaleur le plus chaud.
7. Pont redresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois branches.
8. Alternateur, notamment de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un pont redresseur de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
9. Alternateur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il consiste en un alternateur à ventilation interne doté d'un carter portant un stator à bobinage induit polyphasé et doté d'un palier (3) portant le pont redresseur de courant relié aux sorties des phases du bobinage induit.
10. Alternateur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un stator inducteur et un rotor à bobinage induit polyphasé relié au pont redresseur de courant.
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