GRUPO ALTERNADOR-MOTOR DE ARRANQUE DE VEHÍCULO AUTOMÓVIL.

Grupo alternador-motor de arranque de vehiculo automóvil Sector de la invención La invención se refiere a un dispositivo de enfriamiento de la electrónica de potencia integrada detrás de un grupo alternador-motor de arranque de un vehículo automóvil. La invención encuentra aplicaciones en el sector de la industria del automóvil y, en particular, en el sector de los alternadores y grupos alternador-motor de arranque para vehículos automóviles. Estado de la técnica En un vehículo automóvil, el alternador permite transformar un movimiento de rotación del rotor de inductor, impulsado por el motor térmico del vehículo, en una corriente eléctrica inducida en el bobinado de inducido del estator polifásico. En general, este estator incluye tres devanados de fase, de modo que el alternador es de tipo trifásico. Las tres fases del inducido se conectan a un puente rectificador. Este puente rectificador incluye tres ramas que comprenden, cada una, al menos dos diodos conectados a cada fase. Ahora bien, estos diodos generan calor. Clásicamente, el puente rectificador puede disipar una energía de aproximadamente 150 vatios. Debe pues enfriarse para que se evite todo recalentamiento de los diodos. En la figura 1, se ha representado un ejemplo de la parte trasera de un alternador clásico. Este alternador incluye un rotor 1 fijado en un árbol de rotación 2, cuyo eje de rotación tiene la referencia A y constituye el eje de la máquina tal como es visible también en el documento DE A 19705228. Este rotor 1 está rodeado por un estator 3 que incluye un circuito magnético 8 y un bobinado de inducido 7. El estator 3, mediante su circuito 8 y su bobinado 7, genera una corriente alterna. El bobinado de inducido incluye devanados de fase conectados en estrella y/o en triángulo. Cada uno de estos devanados incluye una salida conectada hacia el puente rectificador. La corriente generada en el estator 3 se rectifica por medio del puente rectificador que incluye diodos 9. Este estator 3 está soportado por un cojinete trasero 4 y un cojinete delantero (no representado). El árbol de rotación 2 es mantenido por los dos cojinetes por medio de rodamientos 6. Como se describe en el documento DE A 019705228, el circuito magnético 8 incluye un cuerpo de estator en forma de paquete de chapas, que de manera conocida incluye muescas, ventajosamente de tipo semicerrado, para montaje de los devanados de las fases atravesando el cuerpo del estator y extendiéndose a ambos lados del cuerpo para formar rodetes. En este documento se ve el cojinete delantero del alternador, así como su polea, destinada a ser impulsada en rotación por el motor térmico del vehículo mediante una transmisión que incluye al menos una correa, y los ventiladores internos llevados por el rotor e implantados radialmente por debajo de los rodetes, para ventilación interna del alternador. Para ello los cojinetes, de forma hueca, presentan troneras de entrada y de salida de la manera descrita más adelante. El ventilador trasero, que lleva la referencia 5 en la figura 1, es ventajosamente más potente que el ventilador delantero. En este alternador, una parte de los elementos disipadores, a saber los diodos positivos 9 del puente rectificador, están montados en un puente disipador de energía calorífica 10. Este puente disipador de calor incluye aberturas 10a-10d, llamadas también troneras, por las cuales circula aire de enfriamiento. Los diodos 9 se conectan eléctricamente a un conector 14 que incluye también pasos de aire 14a-14f. Además, el puente disipador 10 incluye, sobre su cara superior, aletas 13 que favorecen el enfriamiento del puente disipador 10. Más precisamente, el alternador de la figura 1 incluye, en su parte trasera, una caperuza 11 que viene a rodear y proteger una electrónica de potencia del alternador que corresponde concretamente al puente rectificador. Para permitir el paso del aire al interior de la caperuza 11, ésta está provista de aberturas 12a-12d, llamadas también troneras. Estas aberturas se colocan principalmente en la parte superior de la caperuza 11. Además, el ventilador trasero 5 fijado en el árbol de rotación 2 o en el rotor 1 permite aspirar el aire al interior del alternador. Este ventilador puede ser por ejemplo de tipo centrífugo o hélico-centrífugo. De esta manera, el aire, aspirado por el ventilador 5, entra en la parte trasera del alternador por las troneras 12a-12d y, canalizado por las aletas 13, viene a rozar el disipador 10 y los diodos 9 y, por lo tanto, los enfría. El aire vuelve a salir a continuación radialmente por troneras 4a-4d realizadas en el cojinete trasero 4 del estator 3. El aire se aspira pues principalmente por el eje del alternador al nivel de la caperuza de protección 11, y luego es rechazado lateralmente por las troneras del cojinete trasero 4 enfriando el puente rectificador, pero también las otras partes calientes del alternador tales como los rodetes del bobinado de inducido 7. Para más precisiones, el camino recorrido por el flujo de aire de enfriamiento está representado, en la figura 1, por trazos y flechas discontinuos. Se consultará también el documento DE A 19705228 que describe un ejemplo de realización de puente rectificador así como un ejemplo de realización del rotor en forma de rotor de garras. El documento DE A 10111295 describe otro tipo de puente rectificador. En estos dos documentos, los diodos negativos 2 E03780243 14-11-2011   son llevados por el cojinete trasero, estando montados sobre una placa fijada en el cojinete trasero o enmangados en él, mientras que los diodos positivos están montados sobre una placa, a distancia de los diodos negativos. En el documento DE A 10011295 esta placa está dotada de aberturas. Esta placa corresponde al disipador 10 de la figura 1, siendo los diodos 9 de la manera antes citada los diodos positivos. Actualmente, existen también alternadores reversibles, que pueden constituir un motor eléctrico que permite impulsar en rotación, mediante el árbol del rotor solidario a la polea del alternador, el motor térmico del vehículo. Tal alternador reversible se llama grupo alternador-motor de arranque, o también alternador-motor arranque, y permite transformar la energía mecánica en una energía eléctrica, y viceversa. Así pues, un grupo alternador-motor de arranque puede arrancar el motor del vehículo automóvil, constituir un motor auxiliar que permite ayudar al motor térmico del vehículo para impulsar este vehículo automóvil. En ese caso, el puente rectificador situado a la salida del inducido del grupo alternador-motor de arranque, es decir, conectado a cada fase del inducido, sirve también de puente de mando de las fases del grupo alternador-motor de arranque. Este puente rectificador incluye tres ramas que comprenden entonces, cada una, al menos dos transistores de potencia de tipo MOS. Los transistores de este puente rectificador son controlados cada uno por una unidad de mando. Esta unidad de mando se puede realizar de distintas maneras. Generalmente, esta unidad de mando incluye un controlador asociado a un comparador y a otros componentes electrónicos. Un puente rectificador así realizado a partir de transistores de potencia y unidades de mando disipa una energía menos importante que la disipada por un puente de diodos. En efecto, cuando el puente rectificador funciona en modo rectificador, y no en modo mando, entonces los transistores de potencia se controlan de manera sincrónica. Para más precisiones, se consultará por ejemplo el documento EP A 1134886. Sin embargo, la energía disipada es a pesar de todo del orden de 50 vatios y el puente rectificador debe pues también enfriarse. Ahora bien, las unidades de mando tales como las que vienen a describirse tienen una aparatosidad relativamente importante, de modo que el montaje de estas unidades de mando y transistores de potencia sobre un puente disipador no deja mucho espacio, sobre el puente disipador, para troneras. No es pues posible enfriar el puente de transistores de potencia mediante una circulación de aire como la mostrada en la figura 1. Dicho de otro modo, la disposición explicada anteriormente requiere realizar pasos de aire axiales a través del puente disipador y el conector, lo que reduce el espacio disponible para colocar componentes electrónicos. En realidad, el espacio disponible es suficiente para colocar un puente rectificador de diodos, pero insuficiente para una electrónica de potencia más importante. En particular, en el caso de un grupo alternador-motor de arranque, la electrónica de potencia es tal que cada diodo del puente rectificador es sustituido por al menos al transistor y una unidad de mando. Para solucionar este problema de espacio, la solicitud de patente EP-A-1032114 propone un dispositivo de enfriamiento de la electrónica de potencia de un grupo alternador-motor de arranque, en el cual los elementos... [Seguir leyendo]

1. Grupo alternador-motor de arranque de vehículo automóvil, que incluye: - un cojinete trasero (4), - un rotor (1) centrado y fijado en un árbol de rotación (2) soportado por al menos el cojinete trasero (4), - incluyendo el cojinete trasero (4) troneras radiales (4a, 4d) de salida de un fluido de enfriamiento, - un estator (3) que rodea el rotor, - incluyendo el estator un bobinado de inducido (7) que comprende devanados que constituyen fases de la máquina eléctrica, - un circuito electrónico (15) de potencia conectado a los devanados de las fases del estator y que incluye componentes electrónicos de potencia colocados sobre pistas (25), - un puente disipador de calor (16) que incluye, por una parte, una primera cara sobre la cual está montado el circuito electrónico de potencia y, por otra parte, una segunda cara, opuesta a dicha primera cara y orientada hacia el cojinete trasero, - formando dicha segunda cara una pared longitudinal de un paso (17) de desplazamiento de fluido de enfriamiento, estando formada otra pared longitudinal de este paso (17) por el cojinete trasero (4) que soporta el estator; caracterizado porque el puente disipador forma una parte sobre-elevada (16) por encima del cojinete trasero (4) y la segunda cara del puente disipador de calor (16) incluye medios de enfriamiento (18) dispuestos en el paso (17) de desplazamiento del fluido y destinados al enfriamiento de dichos componentes electrónicos de potencia, y porque dichas pistas (25) sobre las cuales están colocados dichos componentes electrónicos de potencia son solidarias al puente disipador de calor. 2. Grupo alternador-motor de arranque de vehículo automóvil según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de enfriamiento (18) están dispuestos radialmente en la dirección del flujo del fluido de enfriamiento. 3. Grupo alternador-motor de arranque de vehículo automóvil según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los medios de enfriamiento incluyen aletas de refrigeración (18). 4. Grupo alternador-motor de arranque de vehículo automóvil según la reivindicación 3, caracterizado porque las aletas de refrigeración (18) forman canales de enfriamiento radialmente orientados. 5. Grupo alternador-motor de arranque de vehículo automóvil según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de enfriamiento incluyen columnas (281, 282, 481, 381, 481, 581, 681). 6. Grupo alternador-motor de arranque de vehículo automóvil según la reivindicación 5, caracterizado porque los medios de enfriamiento incluyen aletas y columnas. 7. Grupo alternador-motor de arranque de vehículo automóvil según la reivindicación 6, caracterizado porque algunas al menos de las aletas tienen una forma sinuosa para crear un efecto Venturi. 8. Grupo alternador-motor de arranque de vehículo automóvil según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque algunas de las columnas (681) constituyen espigas de fijación del disipador de calor (16) al cojinete trasero (4). 9. Grupo alternador-motor de arranque de vehículo automóvil según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 8, caracterizado porque las columnas y/o las aletas pueden consistir al menos en parte en tubos de calor. 10. Grupo alternador-motor de arranque de vehículo automóvil según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de enfriamiento están formados con tendencia a al menos una porción abombada (280) de la segunda cara del disipador. 11. Grupo alternador-motor de arranque de vehículo automóvil según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 10, caracterizado porque los extremos axiales de las aletas solidarias al puente disipador están situados a distancia del cojinete trasero. 12. Grupo alternador-motor de arranque de vehículo automóvil según una cualquiera de las reivindicaciones 11 E03780243 14-11-2011   anteriores, caracterizado porque el cojinete trasero incluye un fondo (40) que forma una de las paredes del paso (17) de desplazamiento de fluido, porque este fondo (40) está prolongado por su periferia externa por un reborde (41) dotado de troneras laterales (4a-4d), y porque el cojinete trasero lleva al menos un deflector (24) colocado a la salida de las troneras laterales (4a-4d) del reborde (41) del cojinete trasero (4). 13. Grupo alternador-motor de arranque de vehículo automóvil según la reivindicación 12, caracterizado porque incluye una caperuza de protección (11) de forma hueca que cubre el circuito electrónico de potencia (15) y el puente disipador (16) y porque el deflector (24) está formado en el extremo libre de la caperuza (11). 14. Grupo alternador-motor de arranque de vehículo automóvil según la reivindicación 13, caracterizado porque el extremo libre (24) de la caperuza (11) está ensanchado para formar el deflector. 15. Grupo alternador-motor de arranque de vehículo automóvil según la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque la caperuza de protección (11) incluye al menos una abertura (19) que se comunica con el paso (17) de desplazamiento del fluido de enfriamiento. 16. Grupo alternador-motor de arranque de vehículo automóvil según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incluye al menos un hueco entre el árbol de rotación del rotor y el puente disipador, que forma un paso axial de desplazamiento del fluido. 17. Grupo alternador-motor de arranque de vehículo automóvil según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el puente disipador está fijado en el cojinete trasero (4) por tirantes de montaje (20). 18. Grupo alternador-motor de arranque de vehículo automóvil según la reivindicación 17, caracterizado porque el puente disipador está fijado sobre el cojinete trasero por medio de espigas (21) solidarias al puente disipador. 19. Grupo alternador-motor de arranque de vehículo automóvil según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incluye una capa de material eléctricamente aislante entre el puente disipador y el cojinete trasero. 20. Grupo alternador-motor de arranque de vehículo automóvil según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el puente disipador, que comprende los medios de enfriamiento, y el puente, que lleva el circuito electrónico de potencia, son monobloques. 21. Grupo alternador-motor de arranque de vehículo automóvil según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las pistas (25) están aisladas eléctricamente del puente disipador de calor. 12 E03780243 14-11-2011   13 E03780243 14-11-2011   14 E03780243 14-11-2011   E03780243 14-11-2011   16 E03780243 14-11-2011