EP0270393B1 - Ventilateur de machine électrique tournante - Google Patents

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EP0270393B1
EP0270393B1 EP87402352A EP87402352A EP0270393B1 EP 0270393 B1 EP0270393 B1 EP 0270393B1 EP 87402352 A EP87402352 A EP 87402352A EP 87402352 A EP87402352 A EP 87402352A EP 0270393 B1 EP0270393 B1 EP 0270393B1
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EP
European Patent Office
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electrical machine
ventilating fan
teeth
thickness
fan
Prior art date
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EP87402352A
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German (de)
English (en)
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EP0270393A3 (en
EP0270393A2 (fr
Inventor
Gabriel Fouchereau
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Equipements Electriques Moteur SA
Original Assignee
Equipements Electriques Moteur SA
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/281—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for fans or blowers

Definitions

  • the present invention relates to a fan of a rotating electrical machine, and more particularly a fan of an electrical machine rotating at high speed, such as, for example, a charge generator for a motor vehicle.
  • One of the methods making it possible to obtain fans at very reduced cost consists in cutting an approximately circular sheet metal blank and comprising as many teeth on its entire periphery as the fan must include blades.
  • a second operation consists in bending the teeth, perpendicular to the sheet blank, in order to obtain ventilation blades.
  • the pulls generated by centrifugal forces at the point of attachment of the blades to the sheet blank tend to elastically deform the blades of said fan, which consequently have a reduced yield, elastic deformation one or more blades that can even destroy the machine in the event that one of the blades comes into contact with one of the static parts of the machine.
  • the present invention relates to a fan of a rotary electric machine, in particular of the type produced in a known manner, by cutting a sheet blank, then folding the teeth situated on the periphery of said sheet blank, in order to form ventilation blades, characterized in that the thickness of the blades decreases from one of the diagonals of each of the blades to each of the upper and outer edges of said ventilation blades.
  • the reduction in thickness of the blades is obtained by a cold stamping operation simultaneously on two slopes, the excess material obtained by the stamping operation being cut according to the initial shape of the blades.
  • the reduction in thickness is carried out on one of the faces of the blades, and preferably on the face of the blades striking the air, during the rotation of the fan in the direction of operation. of the machine.
  • a fan as described above is produced by cutting by punching, from a profile 1 in a sheet metal blank with a thickness of between 0.5 and 3 millimeters depending on the diameter of the fan to be produced.
  • This profile 1, represented in FIG. 1, comprises over its entire periphery a plurality of teeth 2, and, in its center, a circular hole 3.
  • Each of the teeth 2 has a predetermined shape defining the shape of each of the blades which will be obtained by a subsequent folding operation.
  • Each of these teeth 2 having an upper edge 4 and an outer edge 5.
  • the profile 1 is then subjected to a cold stamping operation thinning the end of the teeth 2 so that the thickness of the teeth 2 decreases from one of the diagonals 6 of said teeth 2, up to the top 7 which is the meeting point of the upper edge 4 and the outer edge 5.
  • This stamping operation caused material 8 to flow past said upper 4 and outer 5 edges, but it should be noted that there there was no creep of the material in the interstices 9 delimiting each of the teeth 2.
  • a cutting operation then takes place eliminating the excess material 8, in order to restore the teeth 2 to their initial shape.
  • This second cutting operation can be carried out using the same matrix as the first cutting operation, since it will be noted that the profile 1 represented in FIG. 3 is identical to the profile 1 represented in FIG. 1.
  • a folding operation teeth 2 along the axes 10 then acting in order to form ventilation blades 12 as shown in FIG. 4. It should be noted that all the blades 12 of the fan 11 are not similar, this in order to reduce the noises created by the rotation of said fan 11 in operation.
  • FIG 5 there is shown a fan blade 12, according to the invention, with a dotted line the shape that said blade 12 would have had if it had not undergone the stamping operation.
  • a blade as shown in dotted line has its center of thrust of the centrifugal forces in P, with R the radius of the circle on which the different centers of thrust P of each of the blades 12 are written.
  • R the radius of the circle on which the different centers of thrust P of each of the blades 12 are written.
  • the preferred embodiment of the invention is that shown in FIG. 5, that is to say that the stamped face of the blade 12 is that which strikes the air, the direction of rotation of the fan being given by the arrow B, because thus the blade 12 is profiled in an airplane wing which promotes the flow of air, tending to increase the efficiency of said fan 11 and consequently that of the machine on which said fan 11 is mounted.
  • FIG. 6 Another embodiment, shown in FIG. 6, consists in reducing the thickness of the blade 12 of the fan 11 by reducing the thickness on each of the faces of said blade 12.
  • the upper 4 and outer 5 edges are therefore not plus right triangles as in Figure 5, but isosceles triangles.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • La présente invention concerne un ventilateur de machine électrique tournante, et plus particulièrement un ventilateur pour machine électrique tournant à grande vitesse comme par exemple un générateur de charge de véhicule automobile.
  • Il est évident que de tels ventilateurs destinés à équiper des machines fabriquées en grande série doivent être réalisés économiquement de manière à ne pas pénaliser le coût desdites machines.
  • Une des méthodes permettant d'obtenir des ventilateurs à coût très réduit consiste à découper un flan de tôle approximativement circulaire et comportant sur toute sa périphérie autant de dents que le ventilateur doit comporter de pales. Une seconde opération consiste à plier les dents, perpendiculairement au flan de tôle, afin d'obtenir des pales de ventilation.
  • De tels ventilateurs d'un coût très réduit, ne demandent que deux opérations de formage, une opération d'emboutissage et une opération de pliage, lesquelles sont réalisées dans un matériau peut onéreux. Ce type de ventilateur convient parfaitement pour équiper des machines électriques tournant à des vitesses assez peu élevées, mais par contre, ne convient pas pour des machines tournant à grande vitesse.
  • En effet, les tractions engendrées par les forces centrifuges au point d'attache des pales au flan de tôle, plus particulièrement pour des ventilateurs de grand diamètre, tendent à déformer élastiquement les pales dudit ventilateur, qui conséquemment ont un rendement diminué, la déformation élastique d'une ou de plusieurs pales pouvant même détruire la machine dans le cas où l'une des pales viendrait en contact avec une des pièces statiques de la machine.
  • Une des solutions consisterait à mouler un ventilateur avec un matériau résistant aux actions des forces centrifuges, mais ce type de ventilateur augmenterait de manière importante le coût d'une telle machine.
  • La demande de brevet français no 80 19288 (publication FR-A 2 469 583) fait état de ce phénomène et propose de remédier à cet inconvénient en faisant décroître de manière continue ou en gradins l'épaisseur de chacune des pales à partir du pied jusqu'à l'extrémité de ladite pale de ventilation.
  • La présente invention concerne un ventilateur de machine électrique tournante, notamment du type réalisé de manière connue, par découpe d'un flan de tôle, puis pliage des dents situées sur la périphérie dudit flan de tôle, afin de former des pales de ventilation, caractérisé en ce que l'épaisseur des pales décroît de l'une des diagonales de chacune des pales jusque chacun des bords supérieur et extérieur desdites pales de ventilation. La diminution d'épaisseur des pales est obtenue par une opération d'emboutissage à froid simultanément sur deux pentes, l'excédent de matière obtenu par l'opération d'emboutissage étant découpé selon la forme initiale des pales.
  • Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la diminution d'épaisseur est réalisée sur l'une des faces des pales, et préférentiellement sur la face des pales frappant l'air, lors de la rotation du ventilateur dans le sens de fonctionnement de la machine.
  • La description qui va suivre en regard des dessins annexés fera mieux comprendre comment l'invention peut être obtenue.
    • - La figure 1 représente un profil de ventilateur après découpe d'un flan de tôle.
    • - La figure 2 représente le même profil après une opération d'emboutissage à froid.
    • - La figure 3 représente le profil après une opération de découpe de l'excédent de matière obtenu par l'opération d'emboutissage à froid.
    • - La figure 4 représente un ventilateur, selon l'invention.
    • - La figure 5 représente, à plus grande échelle, une pale de ventilateur selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention.
    • - La figure 6 représente, à plus grande échelle, une pale de ventilateur selon un autre mode de réalisation de l'invention.
  • Un ventilateur tel que décrit précédemment est réalisé par découpe par poinçonnage, d'un profil 1 dans un flan de tôle d'épaisseur comprise entre 0,5 et 3 millimètres selon le diamètre du ventilateur à réaliser. Ce profil 1, représenté à la figure 1, comporte sur toute sa périphérie une pluralité de dents 2, et, en son centre, un trou circulaire 3. Chacune des dents 2 a une forme prédéterminée définissant la forme de chacune des pales qui seront obtenues par une opération ultérieure de pliage. Chacune de ces dents 2 comportant un bord supérieur 4 et un bord extérieur 5.
  • Le profil 1 est ensuite soumis à une opération d'emboutissage à froid amincissant l'extrémité des dents 2 de manière telle que l'épaisseur des dents 2 décroisse à partir de l'une des diagonales 6 desdites dents 2, jusqu'au sommet 7 qui est le point de rencontre du bord supérieur 4 et du bord extérieur 5. Cette opération d'emboutissage a fait fluer de la matière 8 au-delà desdits bords supérieur 4 et extérieur 5, mais il est à remarquer qu'il n'y a pas eu fluage de la matière dans les interstices 9 délimitant chacune des dents 2.
  • Une opération de découpe intervient par la suite éliminant l'excédent de matière 8, afin de restituer aux dents 2 leur forme initiale. Cette deuxième opération de découpe peut être réalisée à l'aide de la même matrice que la première opération de découpe, car on remarquera que le profil 1 représenté à la figure 3 est identique au profil 1 représenté à la figure 1. Une opération de pliage des dents 2 selon les axes 10 intervenant ensuite afin de former des pales de ventilation 12 comme représentées à la figure 4. Il est à remarquer que toutes les pales 12 du ventilateur 11 ne sont pas similaires, ceci afin de réduire les bruits créés par la rotation dudit ventilateur 11 en fonctionnement.
  • A la figure 5, est représentée une pale 12 de ventilateur 11, selon l'invention, avec en ligne pointillée la forme que ladite pale 12 aurait eu si elle n'avait pas subit l'opération d'emboutissage.
  • Une pale telle que représentée en ligne pointillée a son centre de poussée des forces centrifuges en P, avec R le rayon du cercle sur lequel s'incrivent les différents centres de poussée P de chacune des pales 12. En faisant décroître l'épaisseur des bords supérieur 4 et extérieur 5 à partir de la diagonale 6 jusqu'au sommet 7, selon l'invention, le centre de poussée P des forces centrifuges se déplace en PE ce qui a pour effet de diminuer la valeur R du rayon du cercle où s'incrivent les différents points de poussée PE amoindrissant les effets des forces centrifuges. De plus, du fait que le point PE se rapproche du pied de la pale 12 (les tractions engendrées par les forces centrifuges agissant aux alentours de A) le moment en A des forces centrifuges exercées au centre de poussée PEest diminué.
  • Ceci donne à chacune des pales ainsi obtenues une excellente tenue mécanique, grâce à des formes proches des poutres isocontraintes.
  • Le mode préférentiel de réalisation de l'invention est celui représenté à la figure 5, c'est-à-dire que la face emboutie de la pale 12 est celle qui frappe l'air, le sens de rotation du ventilateur étant donné par la flèche B, car ainsi la pale 12 est profilée en aile d'avion ce qui favorise l'écoulement de l'air, tendant à augmenter le rendement dudit ventilateur 11 et conséquemment celui de la machine sur laquelle ledit ventilateur 11 est monté.
  • Il est évident que cette opération pourrait être pratiquée sur l'autre face de la pale 12, mais elle perdrait alors son profil en aile d'avion. Un autre mode de réalisation, représenté à la figure 6 consiste à diminuer l'épaisseur de la pale 12 du ventilateur 11 en opérant une diminution d'épaisseur sur chacune des faces de ladite pale 12. Les bords supérieur 4 et extérieur 5 ne sont donc plus des triangles rectangles comme à la figure 5, mais des triangles isocèles.
  • Cette dernière solution pourrait trouver une application avantageuse dans le cas où un tel ventilateur 11 serait appelé à être monté sur une machine électrique pouvant tourner dans les deux sens.
  • La description donnée ici à titre d'exemple n'est nullement limitative et peut être appliquée à toute autre type de ventilateur tel que par exemple un ventilateur moulé.

Claims (5)

1) Ventilateur (11) de machine électrique touman- te, notamment du type réalisé par découpe d'un flan de tôle (1), globalement circulaire et présentant à sa périphérie externe des dents (2) d'épaisseur variable et de contour sensiblement quadrangulaire, formant pales (12) de ventilation, présentant chacune à leur périphérie radialement externe un bord supérieur (4) et un bord extérieur (5) adjacent audit bord supérieur (4), caractérisé en ce que l'épaisseur desdites dents (2) formant pales (12) de ventilation décroît à partir d'une diagonale (6) reliant des extrémités non adjacentes desdits bord supérieur (4) et bord extérieur (5), jusqu'à chacun desdits bord supérieur (4) et bord extérieur (5).
2) Ventilateur (11) de machine électrique touman- te, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la diminution d'épaisseur des pales (12) est obtenue par une opération d'emboutissage à froid simultanément sur deux pentes.
3) Ventilateur (11) de machine électrique touman- te, selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'excédent de matière (8) obtenu par l'opération d'emboutissage à froid est découpé selon la forme initiale des dents (2).
4) Ventilateur (11) de machine électrique tournante, selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la diminution d'épaisseur est réalisée simultanément sur les deux faces des pales (12) de ventilation.
5) Ventilateur (11) de machine électrique touman- te, selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la diminution d'épaisseur est réalisée sur les faces des pales (12) frappant l'air, lors de la rotation du ventilateur (11) dans le sens de fonctionnement de la machine sur laquelle ledit ventilateur (11) est monté.
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EP0270393A2 EP0270393A2 (fr) 1988-06-08
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