Ventilador para máquina eléctrica giratoria.

Máquina eléctrica giratoria, que comprende un rotor (16) dotado de ruedas polares (20,

22) dotadas cada una dedientes (120), al menos un ventilador (43) solidario del rotor (16) y provisto de palas (46) en número superior al delos dientes (120) de cada rueda polar (20, 22), proporcionando las palas (46), entre ellas, canales (48) de ventilacióndivergentes y adaptadas para generar un flujo de fluido de refrigeración a través de la máquina, caracterizadaporque el ángulo (B) de incidencia de las palas, al nivel del borde de ataque, está comprendido entre 150º y 175º,porque el ángulo (A) de incidencia de las palas, al nivel del borde de fuga, está comprendido entre 90º y 165º conrespecto a la tangente en un círculo generado durante la rotación de las palas, y porque la relación entre el pasomedio de las palas (46) y la longitud media de estas últimas es inferior a 0,975.

Ventilador para máquina eléctrica giratoria

Campo técnico de la invención La presente invención se refiere a una máquina eléctrica giratoria, particularmente para alternador de vehículo automóvil.

Más particularmente la invención se refiere al dispositivo de ventilación que comprende tal máquina.

Estado de la técnica Una máquina eléctrica giratoria, del tipo monofásica o polifásica comprende al menos dos partes dispuestas de una 15 manera coaxial, a saber un rotor y un estator, que constituyen uno un inducido y el otro un inductor.

El rotor lleva generalmente, al menos en un extremo axial, un ventilador para enfriar la máquina. En efecto, uno al menos de los elementos inducido-inductor comprende un bobinado que calienta de manera que hay que enfriar este para un buen funcionamiento de la máquina. Esta máquina lleva muy a menudo componentes electrónicos así como rodamientos de bolas que hay que enfriar igualmente con ayuda de una circulación de aire o, de manera general, de un fluido de refrigeración, generada por el ventilador.

Cuando el inducido está formado por el rotor, la máquina constituye un motor eléctrico y transforma la energía eléctrica en energía mecánica. Esta máquina transforma la energía mecánica en energía eléctrica cuando el

inducido está formado por el estator para funcionar en generador eléctrico y constituir por ejemplo un alternador. Por supuesto, la máquina eléctrica puede ser reversible para formar por ejemplo un alternador-arrancador de vehículo automóvil que permite arrancar el motor del vehículo teniendo una función de alternador.

La figura 1 representa una máquina eléctrica giratoria polifásica en forma de un alternador del tipo trifásico para vehículo automóvil con motor de combustión interna.

El alternador comprende, yendo de la izquierda hacia la derecha de la figura 1, es decir, de adelante hacia atrás, una polea 10 de arrastre solidaria del extremo delantero de un árbol 12, cuyo extremo trasero lleva unos manguitos colectores (no referenciados) que pertenecen a un colector 14. El eje del árbol 12 constituye el eje de rotación de la máquina.

Centralmente, el árbol 12 lleva a fijación el rotor 16 que está dotado de un bobinado 18 de excitación, cuyos extremos están unidos por uniones alámbricas al colector 14. Para más precisión se hará referencia al documento EP-A-0515259.

El estator de la máquina eléctrica que constituye particularmente un alternador o un alternador-arrancador puede ser bobinado tanto con cables como con barras de conductor, ventajosamente conformados en forma de alfileres de sección rectangular, que lo colocan en las muescas del estator. Los bobinados así realizados pueden ser de tipo trifásico o hexafásico. Los conductores de dichos alfileres en forma de U están preferentemente alineados en las 45 muescas. Para más precisión, se hará referencia a la solicitud de patente francesa nº 0104770 depositada el 5 de abril de 2001 o a la solicitud francesa nº 0113553 depositada el 19 de octubre de 2001.

El rotor 16 es aquí un rotor con rayas, es decir, un rotor provisto exteriormente de dientes 120 de orientación axial que delimita entre ellos un paso de corriente de fluido de refrigeración, y comprende por lo tanto dos ruedas polares 20, 22, respectivamente delantera y trasera, que lleva cada una respectivamente un ventilador delantero 24 y un ventilador trasero 26. Más precisamente, cada rueda polar comprende una brida de orientación transversal que lleva en su periferia externa unos dientes 120 de orientación axial y globalmente de forma trapezoidal. Los dientes de las ruedas polares están dirigidos hacia la otra rueda polar; los dientes de una de las ruedas están dirigidos hacia la otra rueda polar; los dientes de una de las ruedas polares estando montadas de manera imbricada con los dientes de la 55 otra rueda polar. Un núcleo cilíndrico interviene axialmente entre las dos bridas de las ruedas polares para montaje del bobinado 18 de excitación. El núcleo está en una forma de realización distinta de las bridas de las ruedas 20, 22. En la figura 1, cada brida presenta centralmente un seminúcleo cilíndrico para formar el núcleo cilíndrico. Las ruedas 20, 22 son de material magnético y definen, de manera conocida, cuando el bobinado 18 es excitado unos polos norte-sur. Aquí se definen de 6 a 8 pares de polos; cada rueda 20, 22 comprendiendo 6 a 8 dientes repartidos circunferencialmente de manera regular. El ventilador trasero 26 es más potente que el ventilador delantero 24.

Estos ventiladores 24, 26 comprenden una primera serie de palas o álabes, que proporcionan entre ellas unos canales de ventilación. Las palas se obtienen por corte y pliegue de una brida de chapa fijo, por ejemplo por soldadura o por cualquier otro medio apropiado tal como engaste, en la rueda polar 20, 22 referida. Las palas del 65 ventilador trasero tienen una extensión más grande que las del ventilador delantero. Cada rueda presenta de manera precitada dientes axiales dirigidos hacia la otra rueda con imbricación de los dientes de una rueda a la otra para formación de polos magnéticos cuando el bobinado 18 es activado gracias a los manguitos colectores del colector 14 que están cada uno en contacto con una escobilla 28 que sirve igualmente de soporte a un regulador de tensión (no representado) .

El estator 30, en cuanto a él, forma el inducido del alternador y rodea el rotor 16.

Presenta un cuerpo 32 en forma de un paquete de chapas dotado interiormente de muescas axiales (no representadas) para el paso de cables o de alfileres que comprenden los bobinados del estator 30. Estos bobinados 34 están provistos de bollos (no referenciados) que se extienden, por una parte, en relieve de una y otra parte del cuerpo 32 y, por otra parte, radialmente por debajo de los ventiladores 24, 26.

Las salidas de los bobinados 34 están unidas a un dispositivo 40 de rectificación, aquí de diodos, para rectificar la corriente alternativa producida por el estator.

Estos ventiladores 24, 26 se extienden cerca respectivamente de un cojinete delantero 36 y un cojinete trasero 38.

Los cojinetes 36, 38 son por ejemplo a base de aluminio y están unidos entre ellos por ejemplo con ayuda de tirantes para formar un cárter de soporte para el estator y el rotor. Los cojinetes 36, 38 tienen forma hueca y comprende cada uno una brida transversal prolongada en su periferia externa por un reborde de orientación axial. El cuerpo 32 del estator es llevado por los rebordes de los cojinetes 36, 38 que están intercalados entre ellos. Las bridas de los cojinetes 36, 38 llevan cada uno centralmente un rodamiento de bolas para el montaje con rotación del árbol 12 de fijación del rotor 16. Estos cojinetes son calados para una ventilación interna del alternador a través de los ventiladores 24, 26 cuando esto últimos son arrastrados en rotación por la polea 10, la cual está unida al motor del vehículo automóvil por un dispositivo de transmisión que comprende al menos una correa en toma con la polea. Esta ventilación permite enfriar los bobinados 18, 34 así como el portaescobillas 28 con su regulador así como un dispositivo 40 de rectificación que le está asociado. Se ha representado mediante flechas el trayecto seguido por el fluido de refrigeración, en este caso del aire, a través de las diferentes aberturas de los cojinetes 36, 38 y en el interior de la máquina. Más precisamente la brida del cojinete trasero lleva el dispositivo de rectificación así como el portaescobillas 28 y el regulador. Los cojinetes 36, 38 presentan cada una de las aletas de admisión de aire realizadas en su brida y de aletas de escape de aire realizadas en su reborde en frente de los bollos de los bobinados 34.

Debido a la naturaleza de los ventiladores 24 y 26, que están clásicamente constituidos por ventiladores de tipo centrífugo, el trayecto del aire en el alternador es esencialmente radial.

Los caudales eléctricos demandados al alternador aumentan mucho con el aumento del número y de la potencia de los elementos de consumo embarcados a bordo de los vehículos automóviles. Este aumento del caudal eléctrico genera un aumento consecutivo de la temperatura de las partes más calientes del alternador como los diodos del dispositivo 40 de rectificación, los rodamientos, el rotor, etc.

El documento EP-A-0920110 describe igualmente una máquina eléctrica giratoria que corresponde a la técnica anterior.

Objeto de la invención 45 El dispositivo de ventilación del que está provisto el alternador, aunque es suficientemente eficaz para asegurar la refrigeración de los diferentes elementos del alternador para caudales eléctricos relativamente moderados... [Seguir leyendo]

1. Máquina eléctrica giratoria, que comprende un rotor (16) dotado de ruedas polares (20, 22) dotadas cada una de dientes (120) , al menos un ventilador (43) solidario del rotor (16) y provisto de palas (46) en número superior al de 5 los dientes (120) de cada rueda polar (20, 22) , proporcionando las palas (46) , entre ellas, canales (48) de ventilación divergentes y adaptadas para generar un flujo de fluido de refrigeración a través de la máquina, caracterizada porque el ángulo (B) de incidencia de las palas, al nivel del borde de ataque, está comprendido entre 150º y 175º, porque el ángulo (A) de incidencia de las palas, al nivel del borde de fuga, está comprendido entre 90º y 165º con respecto a la tangente en un círculo generado durante la rotación de las palas, y porque la relación entre el paso medio de las palas (46) y la longitud media de estas últimas es inferior a 0, 975.

2. Máquina según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende dos ventiladores (24, 26) , respectivamente un ventilador delantero (24) y un ventilador trasero (26) cuyas palas (46) tienen una extensión más grande que las del ventilador delantero (26) , y porque el número de palas del ventilador delantero (24) es superior al número de palas del ventilador trasero (26) .

3. Máquina según la reivindicación 2, caracterizada porque el ventilador delantero comprende once palas y el ventilador trasero nueve palas.

4. Máquina según la reivindicación 2, caracterizada porque el ventilador delantero posee un diámetro inferior al del ventilador trasero.

5. Máquina según la reivindicación 1, caracterizada porque los canales (48) de ventilación tienen una sección de entrada de forma generalmente cuadrada.

2.

6. Máquina según la reivindicación 1, caracterizada porque las palas comprenden un primer conjunto de palas (46) que proporcionan entre ellas dichos canales de ventilación y un segundo conjunto de palas (52) , dichas palas segundas más cortas que el primer conjunto de palas e implantadas radialmente encima de la periferia interna del primer conjunto de palas en al menos un canal, de manera que al menos una pala del segundo conjunto de palas está intercalada entre dos palas consecutivas del primer conjunto de palas.

7. Máquina según la reivindicación 1 a la reivindicación 6, caracterizada porque al menos ciertas palas de los conjuntos primero y segundo de palas (46, 52) tienen una altura decreciente de la periferia interna hacia la periferia externa.

3.

8. Máquina según la reivindicación 6, caracterizada porque al menos un canal está desprovisto de la pala segunda.

9. Máquina según la reivindicación 6, caracterizada porque una al menos de las palas de los conjuntos primero y segundo de palas (46, 52) está repartida de manera irregular con respecto a las otras palas.

4.

10. Máquina según la reivindicación 6, caracterizada porque una al menos de las palas de los conjuntos primero y segundo de palas (46, 52) está dotada en voladizo con respecto al fondo de los canales de una superficie (50) adaptada para evitar una circulación secundaria del fluido de refrigeración encima de dicha pala.

4.

11. Máquina según la reivindicación 10, caracterizada porque dicha superficie está constituida por una aleta (50) que se extiende de forma perpendicular o inclinada a partir de la pala.

12. Máquina según la reivindicación 10, caracterizada porque dicha superficie está formada por una tapadera (58) 50 que recubre las palas.

13. Máquina según la reivindicación 1, caracterizada porque consiste en un alternador para vehículo automóvil.