FR2575236A1

FR2575236A1 - Fan driven by shunt-wound DC motor

Info

Publication number: FR2575236A1
Application number: FR8518937A
Authority: FR
Inventors: Lucia Hinz
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1984-12-22
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1986-06-27
Anticipated expiration: 2005-12-20
Also published as: ES290367U; IT8523152A0; DE3447101A1; ES290367Y; FR2575236B1; IT1200866B

Abstract

The fan is used in a ventilating or an air conditioning system for a motor vehicle. The fan (2) is of the drum type with air entering at one or both ends and passing radially outwards between the blades (7). The air leaving the fan is collected by cowl (1) with an output opening (4) connected to the ventilation system. The air inlet (3) at the end of the fan casing is surrounded by a number of inclined guide blades (5). The angle of these blades is chosen so as to impart a swirl to the air entering the fan, the direction of swirl being the same as the direction of rotation of the fan, this has the effect of allowing the fan speed to increased.

Description

VENTILATEUR POUR INSTALLATIONS DE CHAUFFAGE ET/OU DE CLIMATISATION
DE VEHICULES MOTORISES
L'invention se rapporte à un ventilateur pour installations de chauffage et/ou de climatisation de véhicules motorisés, comportant un rotor cylindrique entraîné par un moteur à courant continu possédant une caractéristique à excitation shunt et présentant une couronne comprenant un grand nombre d'aubes de ventilateur et disposée dans un carter qui présente au moins une ouverture d'entrée d'air sensiblement coaxiale au rotor cylindrique et une spirale de sortie entourant le rotor cylindrique.FAN FOR HEATING AND / OR AIR CONDITIONING INSTALLATIONS
MOTOR VEHICLES
The invention relates to a fan for heating and / or air conditioning installations of motor vehicles, comprising a cylindrical rotor driven by a direct current motor having a shunt excitation characteristic and having a crown comprising a large number of vanes. fan and disposed in a casing which has at least one air inlet opening substantially coaxial with the cylindrical rotor and an outlet spiral surrounding the cylindrical rotor.

On emploie souvent des ventilateurs du type mentionné au début, dont les rotors cylindriquesXsont entrainés par des moteurs à courant continu excités par un aimant permanent, pour des installations de chauffage et climatisation dans des véhicules motorisés, car ils remplissent avantageusement les conditions imposées. Fans of the type mentioned at the start are often used, the cylindrical rotors of which are driven by direct current motors excited by a permanent magnet, for heating and air conditioning installations in motorized vehicles, since they advantageously fulfill the conditions imposed.

L'invention a pour but de concevoir un ventilateur du type mentionné au début de façon à réduire la consommation de courant électrique du moteur courant continu entraînant le rotor cylindrique et possédant une caractéristique à excitation shunt. The object of the invention is to design a fan of the type mentioned at the start so as to reduce the electric current consumption of the direct current motor driving the cylindrical rotor and having a shunt excitation characteristic.

On atteint ce but par le moyen qu'a' l'ouverture d'entrée d'air correspond un dispositif de guidage qui communique à l'air qui pénètre un entrainement dans le sens de rotation du rotor cylindrique. This object is achieved by means of a corresponding air guide opening which communicates to the air which enters a drive in the direction of rotation of the cylindrical rotor.

Grâce à cette mesure on obtient, de façon surprenante,que pour un débit d'air pratiquement constant la consommation électrique de courant du moteur à courant continu soit réduite. Grâce au dispositif de guidage produisant un entrainement d'air, le couple que doit fournir le moteur à courant continu est réduit, ce qui apporte l'avantage que, par suite de la caractéristique typique à excitation shunt, la consommation de courant est réduite, tandis que simultanément la vitesse de rotation s'accroit. Des essais pratiques avec ventilateurs ont montré qu'à l'aide d'un dispositif de guidage produisant un entraînement d'air, dans le cas des ventilateurs habituellement utilisés, on peut obtenir, pour un débit d'air restant constant, une diminution de la consommation de courant d'environ 10%. Thanks to this measure, it is surprisingly obtained that for a practically constant air flow the electric current consumption of the DC motor is reduced. Thanks to the guide device producing an air entrainment, the torque which the DC motor must supply is reduced, which brings the advantage that, owing to the typical characteristic with shunt excitation, the current consumption is reduced, while simultaneously the speed of rotation increases. Practical tests with fans have shown that with a guide device producing an air entrainment, in the case of the fans usually used, it is possible to obtain, for a constant air flow, a reduction in current consumption of about 10%.

Dans une réalisation avantageuse de l'invention, on prévoit que le dispositif de guidage a une forme telle qu'il produit, à l'intérieur du rotor cylindrique, un tourbillon d'air de même sens que sa rotation. Un dispositif de guidage de ce type peut se monter de façon simple et conduit pourtant à des améliorations notables dans le cas d'un rotor cylindrique. In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the guide device has a shape such that it produces, inside the cylindrical rotor, a vortex of air in the same direction as its rotation. A guide device of this type can be mounted in a simple manner and yet leads to significant improvements in the case of a cylindrical rotor.

Dans une forme d'exécution de l'invention on prévoit que le dispositif de guidage contient un grand nombre d'aubes de guidage rapportées à l'extérieur sur une virole du carter qui entoure l'ou- verture d'entrée d'air. Il n'est alors pratiquement pas nécessaire de modifier les dimensions de principe du carter par rapport aux constructions connues=
Pour obtenir un entraînement d'air avantageux, dans une autre réalisation on prévoit que les aubes de guidage s'étendent en direction radiale et/ou axiale dans l'intérieur du rotor cylindrique. On obtient ainsi que l'entraînement d'air agit pratiquement sur toute l'extension axiale du rotor cylindrique. Il est également avantageux que les aubes de guidage dépassent, en direction radiale, vers l'ex- térieur au-delà de l'ouverture d'entrée d'air.In one embodiment of the invention, it is provided that the guide device contains a large number of guide vanes attached to the outside on a ferrule of the casing which surrounds the air inlet opening. It is then practically not necessary to modify the dimensions of principle of the casing compared to known constructions =
To obtain an advantageous air entrainment, in another embodiment, the guide vanes are provided to extend in the radial and / or axial direction in the interior of the cylindrical rotor. It is thus obtained that the air entrainment acts practically on the entire axial extension of the cylindrical rotor. It is also advantageous for the guide vanes to protrude, in the radial direction, outwards beyond the air inlet opening.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaissent de la description qui suit des formes d'exécution représentées sur le dessin. Other characteristics and advantages of the invention appear from the following description of the embodiments shown in the drawing.

La figure 1 représente une vue avant d'un ventilateur comportant un dispositif de guidage formé d'aubes de guidage et correspondant à l'ouverture d'entrée d'air. Figure 1 shows a front view of a fan comprising a guide device formed of guide vanes and corresponding to the air inlet opening.

La figure 2 est une représentation schématique du rotor cylindrique du ventilateur de la figure 1 avec une représentation de l'inclinaison des aubes de guidage par rapport à un plan radial passant par l'axe du rotor cylindrique, vu en direction axiale. Figure 2 is a schematic representation of the cylindrical rotor of the fan of Figure 1 with a representation of the inclination of the guide vanes relative to a radial plane passing through the axis of the cylindrical rotor, seen in the axial direction.

La figure 3 est une représentation schématique du carter de ventilateur de la figure 1 avec une représentation de l'inclinaison des aubes de guidage par rapport à la paroi frontale contenant l'ouverture d'entrée d'air. Figure 3 is a schematic representation of the fan housing of Figure 1 with a representation of the inclination of the guide vanes relative to the front wall containing the air inlet opening.

La figure 4 est une courbe donnant la caractéristique d'un moteur à courant continu possédant une caractéristique à excitation shunt pour entraînement d'un rotor cylindrique et
La figure 5 représente une courbe destinée à expliquer l'action du dispositif de guidage sur la caractéristique du ventilateur.FIG. 4 is a curve giving the characteristic of a DC motor having a shunt excitation characteristic for driving a cylindrical rotor and
FIG. 5 represents a curve intended to explain the action of the guide device on the characteristic of the fan.

Le ventilateur représenté sur la figure 1 comporte un carter 1 qui, en forme de spirale de sortie, entoure un rotor cylindrique non représenté. La spirale de sortie débouche dans une ouverture de sortie 4. Au moins une face frontale du carter 1 est munie d'une ou verture d'entrée d'air 3 disposée coaxialement au rotor cylindrique qui se trouve à l'intérieur du carter 1. Le rotor cylindrique non représenté (rotor cylindrique 2 de la figure 2) comporte un moyeu disposé sur un arbre d'entrainement d'un moteur à courant continu excité par un aimant permanent. Par l'intermédiaire d'une âme de préférence bombée et éventuellement munie de découpes, le moyeu porte une couronne de ventilateur formée d'un grand nombre d'aubes de ventilateur 7 parallèles l'une à l'autre (figure 2). The fan shown in FIG. 1 comprises a casing 1 which, in the form of an outlet spiral, surrounds a cylindrical rotor, not shown. The outlet spiral opens into an outlet opening 4. At least one front face of the casing 1 is provided with an air inlet or opening 3 arranged coaxially with the cylindrical rotor which is inside the casing 1. The cylindrical rotor not shown (cylindrical rotor 2 of FIG. 2) comprises a hub arranged on a drive shaft of a direct current motor excited by a permanent magnet. By means of a preferably curved core and possibly provided with cutouts, the hub carries a fan crown formed by a large number of fan blades 7 parallel to one another (FIG. 2).

A l'ouverture d'entrée d'air 3 correspond un dispositif de guidage qui produit un entraînement d'air dans le sens de rotation du rotor cylindrique 2. Le dispositif de guidage est constitué d'un grand nombre d'aubes de guidage 5 fixées à une virole du carter 1 entourant l'ouverture d'entrée d'air 3. On prévoit plus de trois et de préférence douze aubes de guidage 5. Dans l'exemple d'exécution représenté, les aubes de guidage 5 sont constituées de plaques planes qui s'étendent en direction radiale vers l'intérieur dans l'ouverture d'entrée d'air 3. De plus les aubes de guidage 5 sont inclinées, par rapport à la face frontale-du carter 1 contenant l'ouverture d'entrée d'air 3, d'un angle S (3) qui se situe de préférence entre 300 et 700.En outre les aubes de guidage 5 sont désalignées de fa çon que les arêtes latérales avant, dans le sens de rotation du rotor cylindrique (sens horaire sur la figure 1) présentent une plus grande distance par rapport à la face frontale du carter de ventilateur 1 que les arêtes latérales arrière. Les aubes de guidage 5 dépassent en outre nettement à l'extérieur au-delà du diamètre de l'ouverture d'entrée d'air 3. The air inlet opening 3 corresponds to a guide device which produces an air entrainment in the direction of rotation of the cylindrical rotor 2. The guide device consists of a large number of guide vanes 5 fixed to a ferrule of the casing 1 surrounding the air inlet opening 3. More than three and preferably twelve guide vanes 5 are provided. In the illustrated embodiment, the guide vanes 5 consist of flat plates which extend radially inwards into the air inlet opening 3. In addition, the guide vanes 5 are inclined relative to the front face of the casing 1 containing the opening d 'air inlet 3, of an angle S (3) which is preferably between 300 and 700. In addition the guide vanes 5 are misaligned so that the front side edges, in the direction of rotation of the rotor cylindrical (clockwise in Figure 1) have a greater distance from the front face of the fan housing eur 1 than the rear side edges. The guide vanes 5 also protrude clearly outside beyond the diameter of the air inlet opening 3.

A l'aide du dispositif de guidage constitué des aubes de guidage on produit un entrarnement d'air dans le sens de rotation, sous forme d'un tourbillon d'air dirigé vers l'intérieur du rotor cylindrique et de même sens que la rotation du rotor cylindrique. Using the guide device consisting of guide vanes, an air entrainment is produced in the direction of rotation, in the form of an air vortex directed towards the inside of the cylindrical rotor and in the same direction as the rotation. of the cylindrical rotor.

Ceci diminue le couple pour un moteur en continu présentant une caractéristique à excitation shunt, ce qui donne un effet favorable du point de vue de la consommation de courant électrique, comme cela est expliqué sur la courbe de la figure 4. Sur la courbe de la figure 4 sont reportées, en fonction du couple du moteur M, la consommation de courant I et la vitesse de rotation n. Pour le même ventilateur avec rotor cylindrique sans le dispositif de guidage1 il faut le couple M1. A ce couple M1 correspondent une intensité définie I et une vitesse de rotation définie n1. Grâce à l'appareil de guidage constitué des aubes de guidage 5, on réduit le couple nécessaire M à la valeur M2.Du fait de la caractéristique du moteur à courant continu, il en résulte que la vitesse de rotation s'accroît pour passer à la valeur n2,tandis que la consommation de courant diminue pour passer à la valeur 12. On peut voir que, du fait de la diminution du couple M avec élévation de la vitesse de rotation n, on obtient une diminution de l'intensité prélevée I et donc de la puissance électrique nécessaire.This decreases the torque for a continuous motor having a shunt excitation characteristic, which gives a favorable effect from the point of view of the consumption of electric current, as is explained on the curve of FIG. 4. On the curve of the FIG. 4 are plotted, as a function of the torque of the motor M, the current consumption I and the speed of rotation n. For the same fan with cylindrical rotor without the guide device1 the torque M1 is required. This torque M1 corresponds to a defined intensity I and a defined speed of rotation n1. Thanks to the guide device made up of guide vanes 5, the necessary torque M is reduced to the value M2. Due to the characteristic of the DC motor, it results that the speed of rotation increases to reach the value n2, while the current consumption decreases in order to pass to the value 12. It can be seen that, due to the decrease in the torque M with an increase in the speed of rotation n, a reduction in the intensity drawn I is obtained and therefore the electrical power required.

Comme représenté sur la courbe de la figure 5, le débit d'air fourni n'est pas modifié du fait de la diminution de consommation électrique provenant de l'entraînement d'air. Sur la figure 5, la caractéristique du ventilateur est représentée sous forme de surpression A p en fonction du débit d'air t. La caractéristique est d'abord représentée pour le ventilateur sans le dispositif de guidage. Du fait du dispositif de guidage réglé pour donner un entraînement d'air, il se produit une diminution de la surpression. Cette diminution est compensée par le fait que, par suite de l'entraînement d'air produit par le dispositif.de guidage, le couple du moteur à courant continu diminue et donc la vitesse de rotation s'accroit. As shown on the curve in FIG. 5, the flow rate of supplied air is not modified due to the reduction in electrical consumption coming from the air drive. In FIG. 5, the characteristic of the fan is represented in the form of overpressure A p as a function of the air flow t. The characteristic is first shown for the fan without the guide device. Due to the guide device adjusted to give air entrainment, there is a reduction in the overpressure. This reduction is offset by the fact that, as a result of the air entrainment produced by the guiding device, the torque of the DC motor decreases and therefore the speed of rotation increases.

L'accroissement de vitesse de rotation conduit à une augmentation du débit d'air. La caractéristique du ventilateur reste donc pratiquement inchangée
On voit en particulier nettement sur les courbes des figures 4 et 5 que l'entraînement d'air opéré par l'appareil de guidage constitué des aubes de guidage 5 a une influence notable sur la consommation électrique du moteur à courant continu qui entraîne le rotor cylindrique. La caractéristique du ventilateur (figure 5) par contre n'est pas notablement influencée.The increase in rotational speed leads to an increase in the air flow. The fan characteristic therefore remains practically unchanged
It can be seen in particular clearly in the curves of FIGS. 4 and 5 that the air entrainment operated by the guide device made up of guide vanes 5 has a notable influence on the electrical consumption of the DC motor which drives the rotor. cylindrical. The characteristic of the fan (Figure 5), on the other hand, is not significantly influenced.

En variante à la forme d'exécution représentée, on prévoit un dispositif de guidage sous forme d'une hélice produisant un tourbillon d'air dans le sens de l'entratnement d'air. As an alternative to the embodiment shown, a guiding device is provided in the form of a propeller producing a vortex of air in the direction of the air entrainment.

Claims

1. Fan for heating and / or air conditioning installations of motor vehicles, comprising a cylindrical rotor driven by a direct current motor having a shunt excitation characteristic and having a crown comprising a large number of fan blades and arranged in a casing which has at least one air inlet opening substantially coaxial with the cylindrical rotor and an outlet spiral surrounding the cylindrical rotor, characterized in that the air inlet opening (3) corresponds to a guide which communicates with the air which enters a drive in the direction of rotation of the cylindrical rotor (2).

2. Fan according to claim 1, characterized in that the guide device (5) has a shape such that it produces, inside the cylindrical rotor (2), an air vortex in the same direction as its rotation .

3. Fan according to claim 1 or claim 2, characterized in that the guide device contains a large number of guide vanes (5) attached to the outside on a shell of the casing (1) which surrounds the opening of air inlet (3).

4. Fan according to one of claims 1 to 3, characterized in that the guide vanes (5) extend in the radial and / or axial direction in the interior of the cylindrical rotor (2).

5. Fan according to one of claims 1 to 4, characterized in that the guide vanes (5) protrude, in the radial direction, outwards beyond the air inlet opening.

6. Fan according to one of claims 1 to 5, characterized in that the guide vanes (5) are formed of plates.

7. Fan according to claim 6, characterized in that the guide vanes (5) are formed from curved plates.

8. Fan according to one of claims 1 to 7, characterized in that the guide vanes (5) form, in the vicinity of the outlet spiral, with the front face of the casing (1), an angle (t) between 300 and 700.

9. Fan according to one of claims 1 to 8, characterized in that the guide vanes (5) are inclined relative to a radial plane passing through the axis of the cylindrical rotor (2) by an angle (d) between 200 and 500 in the opposite direction to the direction of rotation of the cylindrical rotor (2).