FR2632362A1 - Dispositif de ventilation autonome a commutation de vitesse - Google Patents

Abstract

Le dispositif permet de réduire la durée de bruit globale du ventilateur en rotation à vitesse rapide en assurant une rotation en vitesse lente durant les interruptions. Il comporte un moteur de ventilateur équipé de plusieurs bobinages statoriques B1 et B2 et d'un dispositif de commutation 5 pour commuter une alimentation alternative extérieure de fréquence fixe sur ces bobinages et produire deux vitesses distinctes de rotation. La commutation est commandée par une sonde thermique 7 extérieure disposée en un point chaud de l'équipement 2 à refroidir. La sonde est réglée de manière à limiter au maximum les durées de fonctionnement à grande vitesse et donc à bruit élevé du ventilateur. L'invention s'applique notamment en aéronautique pour refroidir du matériel électronique embarqué.

Description

DISPOSITIF DE VENE TION AUTONOME
A COMMUTATION DE VITeSSE
La présente invention concerne un dispositif de ventilation autonome à commutation de vitesse. Elle s'applique, en particulier, au refroidissement par ventilation de dispositifs de visualisation ou de boîtiers électroniques embarqués sur aéronef.

Les systèmes de ventilation autonome d'équipement aéroporté incorporés dans les boitiers ou dispositifs qu'ils doivent refroidir, utilisent des ventilateurs compacts haute pression calculés pour satisfaire les normes aéronautiques sévères. Ces ventilateurs doivent, pour ce faire, tourner à des vitesses très élevées, par exemple de - l'ordre de 20000 tours/minutes. Ils sont donc très bruyants et gênent les pilotes
II est connu de contrôler à l'aide d'un thermostat, ou sonde thermIque, une température locale et, lorsque cette température franchit un certain seuil, de commander le fonctionnement d'un appareil pour ramener la température locale au-dessus ou au-dessous du seuil en question, selon le type d'application concerné.Dans le cas d'un appareil calorifique par exemple, la fermeture du thermostat enclenche - l'alimentation d'un radiateur ce qui permet à nouveau de franchir un seuil minimal de température prévu. Dans le cas contraire d'un réfrigérateur ou d'une chambre froide, la fermeture du thermostat enclenche le- fonctionnement de l'appareil pour ramener la température interne en-dessous d'un seuil maximal prévu.

Cette technique est applicable à une ventilation pour éviter qu'une température locale devienne prohibitive. Les inconvénients de cette solution résident essentiellement en ce qui suit - niveau sonore inchangé bien que produit de manière intermittente; - difficulté d'intégrer tous les points chauds d'un équipement - cycles thermiques importants sur les composants électroniques, ces cycles étant préjudiciables à la fiabilité et à la durée de vie des composants.

Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en réalisant une ventilation autonome d'encombrement inchangé qui présente une diminution de bruit ainsi que de la puissance électrique moyenne absorbée par le ventilateur.

Suivant l'invention, il est réalisé un dispositif de ventilation autonome à commutation de vitesse comportant : un ventilateur équipé de pales, d'un moteur asynchrone pour entrainer les pales, d'un dispositif commutateur à deux position s commandé électriquement par un signal de commande extérieur pour alimenter, sur une première position, le bobinage statorique du moteur par une source alternative d'alimentation extérieure ; et au moins une sonde thermique disposée extérieurement au ventilateur en un point choisi du matériel à refroidir pour produire ledit signal de commande dès que la température locale atteint une valeur de seuil prédéterminée.Le dispositif de ventilation autonome est caractérisé en ce que le stator du moteur comporte des bobines additionnelles connectées à la source d'alimentation extérieure par ledit dispositif commutateur sur sa deuxième position, en sorte que la commutation entraîne une variation de vitesse du moteur correspondant à un passage en vitesse plus lente après refroidissement.

Les particularités et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit donnée à titre d'exemple à l'aide des figures annexées qui représentent - Fig.1, un schéma général d'un dispositif de ventilation conforme à l'invention - Figs 2, 3 et 4, des schémas partiels relatif s à différents modes de branchement des bobinages statoriques du ventilateur.

- Fig. 5, un schéma plus détaillé relatif à. un mode de branchement correspondant à un exemple de réalisation dérive des modes figures 2 et 4 - Figs 6 et 7, des schémas simplifiés des branchements respectifs effectués par le dispositif commutateur dans le mode de réalisation figure 5.

En se reportant à la figure 1, le ventilateur autonome 1 qui est destiné à refroidir un equipement 2 dans lequel il est intégré, comporte le ventilateur proprement dit composé d'un jeu de pales 3, d'un moteur asynchrone 4 pour entraîneur les pales et d'un dispositif - commutateur 5 à deux positions. Une sonde thermique 7, du type thermostat; est placée dans l'équipement en un point chaud qu'il y a lieu de surveiller particulièrement.

On choisira de préférence le point de l'équipement susceptible d'être le plus chaud; cette sonde commande l'alimentation dudispositif commutateur 5 et son basculement d'une première position sur une deuxième position. Le dispositif commutateur 5 reçoit, par une autre entre, d'une source S extérieure (réseau général ou réseau local) une tension d'alimentation alternative qu'il transmet aux bobinages statoriques du moteur 4. La tension alternative d'alimentation pourra être transmise, par exemple, à travers un commutateur marche-arrêt 9 de l'équipement 2 pour arrêter le - ventilateur lorsque l'équipement est hors service.

Le stator du moteur asynchrone 4 comporte un premier jeu de bobines BI alimenté par la source S lorsque le dispositif commutateur 5 est sur une première position. Dans cet état le ventilateur tourne à plein régime et produit le refroidissement rapide de l'équipement.

Lorsque la température est suffisamment basse au point chaud contrôlé par la sonde 7 et franchit un certain seuil de fonctionnement, le dispositif commutateur 5 bascule sur la deuxième position. Dans cette position il permet d'alimenter une nouvelle configuration de bobinages, le stator étant, conformément à l'invention, équipé d'un deuxième jeu de bobines B2 pour passer de la vitesse rapide de fonctionnement du ventilateur 1 à une vitesse plus lente..

Les figures 2 à 4 présentent différents modes de branchement des bobinages B1 et B2. La figure 2 montre notamment le détail du dispositif commutateur 5 et de la commande par thermostat 7 à partir d'une tension continue Vcc qui alimente la bobine du commutateur 5.

Dsns le cas figure 2, les bobinages B1 et B2 sont montés en parallèle. Les bobinages B1 sont alimentés pour assurer lé refroidissement à vitesse rapide. Après basculement sur la deuxième position du commutateur 5, les bobinages additionnels B2 sont branchés en parallèle sur les bobinages B1 pour produire une réduction de la vitesse et passer en vitesse lente.

Dans le cas figure 3, les bobinages restent distincts, le jeu de bobines B1 est alimenté sur la première position et le jeu B2 sur la seconde position du commutateur 5.

Dans le cas figure 4, les bobinages B1 et B2 sont connectés en série sur la deuxième position, B1 étant seul alimenté sur la première position du commutateur 5.

Les jeux de bobines B1 et B2 dans le moteur 4 du ventilateur 1 constituent un bobinage statorique à plusieurs niveaux. Chaque niveau correspond à un nombre différent de paires de pôles. Le moteur étant asynchrone, il en résulte une variation de la vitesse de rotation.

La commutation d'un niveau à l'autre et donc d'une vitesse à l'autre, est obtenue par le commutateur 5 constituant un relais multipolaire commandé à partir d'une ou plusieurs sondes thermiques.

La figure 5 représente, de manière plus détaillée, un exemple de réalisation dérivé des montages de base figures 2 et 4. Le thermostat 5du type miniature peut être disposé sur un radiateur 10 équipant des composants électroniques dont la température peut s'avérer assez élevée constituant de préférence le point le plus sensible de l'équipement. Le dispositif commutateur 5 est un relais inverseur à 6 entrées, commutable sur 12 sorties où plus. Le moteur et le relais sont câblés type "système Dalhander" (2 pôles et 4 pôles).

les figures 6 et 7 correspondent aux branchements résultaz. dans la première et dans la seconde position du relais 5.

Sur la seconde position (position de repos) du relais 5, le moteur 4 du ventilateur est connecté sur 4 pôles c'est-à-dire en vitesse lente par exemple 10.500 tours/minutes (Fig.7). Lorsque le thermostat 7 détecte une température supérieure à une valeur de seuil haut déterminée, il commande l'alimentation du relais et sa commutation sur la première position ce qui connecte le moteur 4 du ventilateur 1 sur deux pôles, c'est-à-dire en vitesse rapide 21.000 tours/minute (Fig. 6). Le supplément d'air apporté en vitesse rapide produit un refroidissement- accéléré et dès que le thermostat 7 franchit à nouveau sa valeur de seuil bas, le système revient en vitesse lente.Le thermostat 7 présente une certaine hystérésis qui fait qu'une différence de température existe entre les deux valeurs de seuil ; elle est, par exemple, de 10 à 150 pour le franchissement du seuil dans un sens ou dans l'autre, ce qui donne un certain temps de fonctionnement de l'équipement après que celui-ci a été refroidi à grande vitesse.

Le fait de laisser tourner le ventilateur à vitesse lente V/K (K entier et supérieur à 1) pendant les interruptions de rotation à vitesse rapide V, permet de ralentir le réchauffage du matériel et donc constitue déjà un avantage ear il en résulte une diminution des durées de refroldissement à vitesse rapide et du bruit. En outre, les seuils hauts et bas du thermostat sont choisis de façon que le ventilateur tourne en vitesse rapide pour des conditions d'environnement thermiques voisines des conditions limites de fonctionnement du matériel, ceci, afin que la nuisance phonique produite s averse écourtée au maximum. Sur le schéma figure 5, la représentation est en vitesse rapide (relais 5 alimenté) c'est-à-dire sur la première position du commutateur.

Dans le cas où l'on place plusieurs sondes thermiques, celles-ci sont regroupées en une sortie unique qui commande le dispositif commutateur 5.

L'invention qui vient d'être décrite présente des variantes. Par exemple, le stator peut être pourvu d'un enroulement bipolaire imbriqué avec un enroulement à 6 pôles.

En alimentant soit l'un, soit l'autre enroulement on dispose d'une vitesse normale N ou d'une vitesse égale à N/3 et cela avec un courant alternatif à fréquence fixe.

Le dispositif de ventilation autonome est, en particulier, applicable aux équipements montés en cabine dans les avions d'armes ou hélicoptères ne disposant pas de ventilation générale pour ces equipements. Ce peut être le cas, par exemple, pour un viseur électronique, un châssis de visualisation, un boîtier électronique, etc. Les sondes peuvent être placées pour surveiller des amplificateurs de déviation, des alimentations basse tension et tout autre point critique.

Claims (5)

ILEVENDI CATIONS

1. Dispositif de ventilation autonome à commutation de vitesse, comportant - un ventilateur équipé de pales, d'un moteur asynchrone pour entraîner les pales d'un dispositif commutateur à deux positions commandé électriquement par un signal de commande extérieur pour alimenter, sur une première position le bobinage statorique du moteur par une source alternative d'alimentation extérieure - au moins une sonde thermique disposée extérieurement au ventilateur en un point chaud du matériel à refroidir, pour produire ledit signal de commande dès que cette température atteint une valeur de seuil prédéterminée, le dispositif de ventilation étant caractérisé en ce que le stator du moteur (4) comporte des bobines additionnelles (B2) connectées par ledit dispositif commutateur (5) sur la deuxième position à ladite source d'alimentation extérieure, en sorte que la commutation entraîne une variation de vitesse du moteur correspondant b un passage en vitesse plus lente après refroidissement.

2. Dispositif de ventilation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite commutation produit le passage d'une première vitesse dite rapide à une deuxième vitesse dite lente, la vitesse lente étant égale à la vitesse rapide divisée par un nombre entier égal ou supérieur à 2, la source d'alimentation extérieure étant une source alternative de fréquence constante.

3. Dispositif de ventilation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite valeur de seuil est choisie voisine des valeurs limites de fonctionnement du matériel à ventiler point local considéré, de manière à limiter au maximum la durée globale de fonctionnement à vitesse rapide du ventilateur.

4. Dispositif de ventilation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moteur comporte au stator deux enroulements multipolaires, un premier enroulement (B1.1, B1.2,

B1.3) produisant ladite vitesse rapide de valeur V et un deuxième enroulement (B2.1, B2.2, B2.3), les deux enroulements en série produisant ladite vitesse lente de valeur V/2, le moteur et le relais étant câbles selon le type "Dalhander".

5. Dispositif de ventilation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le stator du moteur comporte un enroulement bipolaire pour produire le fonctionnement à ladite vitesse rapide de valeur V et un enroulement multipolaire à 6 pôles pour produire le fonctionnement i une vitesse lente de valeur V/3.