FR2961269A1 - Procede d'assemblage d'un compresseur electrique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé d'assemblage d'un compresseur électrique comprenant les étapes suivantes : - assembler un premier sous-ensemble en montant un rotor d'un moteur électrique dans un boîtier principal dudit compresseur, - assembler un deuxième sous-ensemble en solidarisant un stator dudit moteur électrique sur un boîtier secondaire dudit compresseur, ledit boîtier secondaire comprenant un dispositif de commande dudit moteur électrique, - insérer le deuxième sous-ensemble dans le premier sous-ensemble. Application aux véhicules automobiles.

Description

KJP0002 1 PROCEDE D'ASSEMBLAGE D'UN COMPRESSEUR ELECTRIQUE

Le secteur technique de la présente invention est celui des compresseurs constitutifs d'un circuit de fluide réfrigérant équipant un véhicule automobile.

Le fluide réfrigérant est classiquement mis en circulation à l'intérieur d'un circuit de climatisation par l'intermédiaire d'un compresseur. Dans les véhicules équipés d'un moteur à combustion interne, ce compresseur est de type mécanique car sa rotation est entraînée au moyen d'une poulie reliée au moteur à combustion interne par une courroie.

Le nombre de véhicules hybrides, c'est-à-dire à moteur à combustion interne couplé à un moteur électrique, ou tout électrique, c'est-à-dire exclusivement propulsé par un moteur électrique, est en constante augmentation du fait de la raréfaction des énergies fossiles qui alimentent les véhicules équipés de moteur à combustion interne.

L'énergie mécanique fournie habituellement par le moteur à combustion interne est donc moins disponible ou complètement indisponible pour le cas des véhicules tout électrique. Des compresseurs entraînés par un moteur électrique dédié existent dans la littérature. Un exemple d'un tel compresseur est divulgué dans le document JP2009-287492 qui montre un compresseur utilisant un moteur électrique dans lequel le rotor est installé à l'extérieur et périphériquement au stator. Grace à cette structure, une partie du compresseur comprenant un dispositif électrique et le moteur électrique dans son ensemble peut être séparée du reste du compresseur. Cependant, une telle séparation est problématique car cette partie du compresseur implique à la fois des composants à caractère électrique (moteur et dispositif de commande) et des composants à caractère mécanique (arbre et roulement). Le montage des composants à caractère mécanique, et en particulier le montage du roulement au voisinage des composants à caractère électrique, crée des efforts mécaniques sur les composants électriques qu'il est nécessaire d'éviter pour respecter les contraintes de fiabilité des composants à caractère électrique. Un autre inconvénient réside dans le fait que l'assemblage du compresseur selon l'art antérieur n'est pas adapté quand le moteur électrique est du type à KJP0002 2 rotor interne au stator. Un autre inconvénient de l'état de la technique cité ci-dessus est que la partie comprenant le dispositif électrique et le moteur électrique dans son ensemble ne sont pas vérifiés ou testés préalablement au montage de cette partie sur le reste du compresseur. Le but de la présente invention est donc de résoudre les inconvénients décrits ci-dessus principalement en séparant le compresseur selon deux sous-ensembles, un premier sous-ensemble comprenant un support recevant les composants à caractère électrique et sur lequel aucune contrainte mécanique n'est opérée, et un deuxième sous-ensemble recevant les composants à caractère mécanique. L'invention a donc pour objet un procédé d'assemblage d'un compresseur électrique comprenant les étapes suivantes : - assembler un premier sous-ensemble en montant un rotor d'un moteur 15 électrique dans un boîtier principal dudit compresseur, - assembler un deuxième sous-ensemble en solidarisant un stator dudit moteur électrique sur un boîtier secondaire dudit compresseur, ledit boîtier secondaire comprenant un dispositif de commande dudit moteur électrique, - insérer le deuxième sous-ensemble dans le premier sous-ensemble. 20 Selon une première caractéristique de l'invention, préalablement à l'étape d'insertion du deuxième sous-ensemble dans le premier sous-ensemble, une étape de vérification électrique est effectuée. Selon une deuxième caractéristique de l'invention, le premier sous-ensemble est assemblé préalablement selon les étapes suivantes : 25 - on emmanche à force ledit rotor sur un arbre du compresseur, - on emmanche à force un premier moyen de rotation dans un plateau transversal du boîtier principal, - on emmanche à force l'arbre dans le premier moyen de rotation. Selon une autre caractéristique de l'invention, préalablement à l'étape 30 d'emmanchement à force du rotor sur l'arbre du compresseur, on monte serré un second moyen de rotation à une extrémité de l'arbre. Selon encore une caractéristique de l'invention, le deuxième sous-ensemble est assemblé préalablement selon les étapes suivantes : KJ P0002 - on monte un connecteur électrique sur le boîtier secondaire, ledit connecteur traversant de part en part un fond constitutif du boîtier secondaire, - on solidarise le dispositif de commande sur le boîtier secondaire, - on solidarise le stator sur le boîtier secondaire.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, préalablement à l'étape de montage du connecteur électrique au travers du boîtier secondaire, on emmanche un second moyen de rotation dans un excroissance formée sur le boîtier secondaire. Avantageusement, le procédé prévoit une étape de soudage des conducteurs d'alimentation du stator sur le connecteur électrique. Avantageusement encore, le stator est solidarisé sur le boîtier secondaire par emmanchement à force. Enfin, le procédé prévoit que le stator est solidarisé sur le boîtier secondaire par au moins une vis traversant la périphérie externe du stator.

Un premier avantage de l'invention réside dans la possibilité d'assembler le premier sous-ensemble comprenant les composants à caractère mécanique chez un spécialiste du domaine mécanique, par exemple un compressoriste, de manière distinct de l'assemblage du second sous-ensemble de sorte à ne pas créer de stress mécanique sur les composants à caractère électrique.

Un autre avantage selon l'invention réside dans la possibilité d'assembler le deuxième sous-ensemble recevant les composants à caractère électrique chez un spécialiste du domaine électrique, par exemple le fournisseur du dispositif de commande électrique, et d'en assurer la vérification avant son montage sur le premier sous-ensemble, ce qui évite de rebuter une compresseur entièrement assemblé. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels : -la figure 1 est une vue en coupe du premier sous-ensemble et du deuxième sous-ensemble selon l'invention, -la figure 2 est une vue en coupe du compresseur quand le deuxième sous-ensemble est inséré dans le premier sous-ensemble. Il faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée et KJP0002 4 suffisante pour mettre en oeuvre l'invention, lesdites figures peuvent bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant. La figure 1 illustre un compresseur comprenant un premier sous-ensemble 1 distinct et séparé d'un deuxième sous-ensemble 2.

Le premier sous-ensemble 1 intègre principalement des composants à caractère mécanique. Ce premier sous-ensemble est constitué d'un boîtier principal 5 qui délimite la périphérie externe du compresseur et ainsi son encombrement radial par rapport à un axe A. Ce boîtier principal 5 est une pièce en aluminium ou en alliage d'aluminium, de forme circulaire creuse comprenant une paroi périphérique qui délimite un volume interne 6 terminé d'un côté par une première extrémité 14 et de l'autre par une deuxième extrémité 15. Ces deux extrémités 14 et 15 sont ouvertes avant assemblage final du compresseur, en particulier avant une insertion du deuxième sous-ensemble 2 dans le premier sous-ensemble 1.

La première extrémité 14 du boîtier 5 est fermée par un mécanisme de compression (non représenté) qui est du type à vis de compression (Scroll en anglais) ou du type à palettes ou encore du type à pistons, ces exemples étant donnés à titre illustratif sans pour autant limiter la portée de l'invention. Le mécanisme de compression comprend des pièces fixes et des pièces mobiles, ces dernières étant mises en rotation par un arbre 4 qui s'étend longitudinalement selon l'axe A. Cet arbre 4 s'étend donc dans la partie centrale du compresseur, sensiblement au centre du boîtier principal 5. La deuxième extrémité 15 est quant à elle obturée par un boîtier secondaire 16 constitutif du deuxième sous-ensemble 2 et qui sera détaillé plus loin.

Un plateau 7 s'étend transversalement dans le volume interne 6 selon une direction perpendiculaire à l'axe A de sorte à séparer le volume interne 6 en une partie dédiée au mécanisme de compression et une partie dédiée à un moteur électrique constitué d'un stator 3 et d'un rotor 8. Le plateau 7 présente au moins un passage 9 qui permet au fluide réfrigérant de circuler de la partie dédiée au moteur électrique vers le mécanisme de compression. On notera tout particulièrement qu'une pluralité de passages 9 peut être effectuée au travers du plateau 7 au niveau de la jonction entre ce plateau 7 et le boîtier principal 5, c'est-à-dire à la périphérie externe du plateau 7. Ce plateau 7 est une pièce issue de KJP0002 5 moulage avec le boîtier principal formant ainsi une pièce monobloc en aluminium ou en alliage d'aluminium. Alternativement, le plateau 7 est une pièce fabriquée séparément du boîtier 5 et insérer dans ce dernier pendant l'assemblage. Ce plateau 7 comprend une paroi externe 10 tournée vers le mécanisme de compression, et cette paroi externe délimite un logement 11 de réception d'un premier moyen de rotation 12. Ce logement prend la forme d'un puits cylindrique dont l'ouverture débouche du côté du mécanisme de compression. Le logement 11 reçoit le premier moyen de rotation 12 qui prend la forme dans ce mode de réalisation d'un roulement cylindrique à rangée unique de billes. Alternativement, le premier moyen de rotation 12 peut être un roulement cylindrique à double rangée de billes qui présente un axe de rotation confondu avec l'axe A de l'arbre 4. Dans le cas d'espèce, une bague externe du roulement est montée ou emmanchée à force dans le logement 11. L'arbre 4 est quant à lui emmanché à force dans une bague interne de ce même roulement. Alternativement, l'arbre 4 est monté libre dans la bague interne de ce roulement et le déplacement axial de l'arbre 4 est limité par un circlip ou par un épaulement pratiqué sur l'arbre qui prend appui sur la bague interne du roulement. Le plateau 7 comprend également une paroi interne 13 opposée à la paroi externe 10, c'est-à-dire tournée vers le rotor 8 du moteur électrique. Ce dernier comprend le rotor 8 emmanché à force sur l'arbre 4 et le stator 3 qui est disposé à la périphérie externe du rotor 8. On comprend donc que le moteur électrique est du type à rotor central monté tournant dans un volume interne et central du stator. Le compresseur selon l'invention comprend un second moyen de rotation 38. Ce second moyen de rotation 38 est monté serré ou libre sur une extrémité libre de l'arbre 4. On notera tout particulièrement que cette extrémité libre de l'arbre 4 affleure une face principale du second moyen de rotation 38, ce dernier prenant la forme d'un roulement à rangée unique de billes mais il peut s'agir aussi d'un roulement à double rangées de billes.

La deuxième extrémité 15 du boîtier principal 5 est délimitée par un bord d'accostage 17 matérialisé par la tranche du boîtier principal 15. Ce bord d'accostage comprend au moins deux moyens de centrage 18 dont la fonction est d'aligner le deuxième sous-ensemble 2 sur le premier sous-ensemble 1 au cours KJP0002 6 de l'assemblage final. Des points de fixation 19 prenant la forme d'au moins quatre taraudages répartis régulièrement sur la périphérie du boîtier principal 5 sont formés dans le bord d'accostage 17. Ces taraudages ainsi que les vis associées référencées 37 assurent l'assemblage et la solidarisation du premier sous-ensemble 1 avec le deuxième sous-ensemble 2. Le premier sous-ensemble 1 est donc constitué d'un boîtier principal 5, d'un plateau 7 fabriqué de manière unitaire avec le boîtier principal 5 ou de manière distincte de ce dernier, un rotor 8 d'un moteur électrique solidaire d'un arbre de 1 o rotation 4 maintenu sur le plateau 7 par un moyen de rotation 12. L'assemblage ou le montage de ce premier sous-ensemble est donc opéré chez un compressoriste qui effectue les étapes d'assemblage selon l'ordre suivant : - on emmanche à force le rotor 8 du moteur électrique sur l'arbre 4 de sorte 15 à garantir la liaison mécanique entre ces deux pièces et ainsi s'assurer que la mise en rotation du rotor 8 entraîne la mise en rotation de l'arbre 4 sans déplacement relatif de l'un par rapport à l'autre. L'emmanchement à force est pratiqué en chauffant le rotor de sorte à ce qu'il se dilate pour faciliter l'insertion de l'arbre. Une fois refroidit, le rotor préalablement chauffé se rétracte et garantie 20 la liaison mécanique. Alternativement, l'emmanchement à force peut être pratiqué à froid. - on emmanche ou on monte à force le premier moyen de rotation 12 dans le logement 11 pratiqué dans la face externe 10 du plateau 7, et - on emmanche à force une extrémité de l'arbre 4 dédiée au mécanisme de 25 compression dans le premier moyen de rotation 12 de sorte à obtenir une liaison mécanique entre l'arbre 4 et la bague interne du roulement constituant le premier moyen de rotation. A ce stade, le premier sous-ensemble 1 est fabriqué et peut être stocké en attendant son utilisation pour un assemblage final. 30 De manière complémentaire, il est possible d'effectuer une étape de montage du second moyen de rotation 38 sur l'autre extrémité de l'arbre 4. Cette opération s'effectue par un montage serré ou libre d'une bague interne constitutive du roulement formant le second moyen de rotation 38 sur l'extrémité KJ P0002 7 de l'arbre 4 de telle sorte que la tranche de l'arbre bordant son extrémité affleure la face principale du roulement, c'est-à-dire celle tournée vers le boîtier secondaire 16. Le deuxième sous-ensemble 2 comprend le boîtier secondaire 16 fabriqué 5 en aluminium ou en alliage d'aluminium. Ce boîtier secondaire 16 sert de support ou de réceptacle aux composants électriques du compresseur. Le boîtier secondaire 16 prend la forme d'une cuvette dont le fond 20 présente une première face 21 tournée vers le plateau 7. Cette première face 21 comprend un bord externe 22 dans lequel sont formés des trous 23 au travers 1 o desquels des vis 37 passent pour coopérer avec les points de fixation 19. Des orifices de réception 24 sont également usinés dans le bord externe 22 pour recevoir les moyens de centrage 18. La première face 21 comprend également un bord intermédiaire 25 qui prend la forme d'une excroissance qui émerge de la première face en direction du 15 plateau 7 et dont la vue de face correspond à un anneau circulaire, cet anneau pouvant être interrompu par secteur angulaire de sorte à former une pluralité d'excroissances. Le bord intermédiaire 25 comprend une zone 26 qui reçoit un premier flan latéral 27 du stator 3. La zone prend la forme d'un épaulement délimitant une cavité dans laquelle le flan latéral 27 est installé. 20 Dans l'exemple de la figure 1 le stator est solidarisé mécaniquement sur le boîtier secondaire 16. Ceci peut s'opérer par l'intermédiaire d'au moins deux vis de fixation 28 ou via un emmanchement à force du stator dans la zone 26. On notera tout particulièrement que ces vis sont installées à la périphérie externe du stator 3, c'est-à-dire derrière une des dents du stator de sorte à ne pas affecter 25 les lignes de flux du champ magnétique généré par le stator 3. Autrement dit, les bobines 29 constitutives du stator s'inscrivent dans un cercle de diamètre plus petit que celui définit par les vis de fixation 28. La première face 21 comporte encore une excroissance tubulaire 30 qui débouche de cette face en direction du plateau 7. Cette excroissance tubulaire 30 30 reçoit le second moyen de rotation 38, en particulier la bague externe du roulement. Quand le second moyen de rotation 38 n'est pas monté avec le sous-ensemble 1, l'invention prévoit que ce second moyen de rotation 38 est monté sur le deuxième sous-ensemble, par exemple sur le boîtier secondaire 16 dans KJP0002 8 l'excroissance tubulaire 30 prévue à cet effet sur la première face 21 du fond 20. Dans ce cas, le second moyen de rotation 38 est emmanché dans l'excroissance tubulaire 30 avant le montage des composants électriques, en particulier avant le montage du dispositif de commande 33 et alternativement avant la solidarisation du stator 3 sur le boîtier secondaire 16. Le boîtier secondaire 16 comprend une deuxième face 31 opposée à la première face 21, c'est-à-dire tournée vers l'extérieur du compresseur. Un bord circonférentiel 32 est placé perpendiculairement au fond 20 et délimite ensemble une zone de réception d'un circuit de commande 33 du moteur électrique. Ce circuit de commande 33 est dans le cas présent un onduleur (Inverter en anglais) transformant une tension monophasée de forme continue en provenance du véhicule en une tension triphasée de forme sinusoïdale et avantageusement à fréquence variable alimentant le moteur électrique. Le fond 20 du boîtier secondaire 16 comporte une traversée 34 qui débouche d'un côté sur la première face 21 et de l'autre sur la deuxième face 31. Cette traversée 34 reçoit un connecteur électrique 35, avantageusement étanche, que relie électriquement le dispositif de commande 33 à des conducteurs 36 d'alimentation électrique du stator 3. La traversée 34 s'étend selon un axe qui est contenu dans une épaisseur du stator. Une telle disposition permet de relié électriquement le connecteur électrique 35 aux conducteurs 36 par soudage, garantissant une parfaite continuité électrique et une simplicité de montage. En alternative, la connexion entre le connecteur électrique 35 et les conducteurs 36 peut intervenir au moyen d'un connecteur de raccordement électrique. Le deuxième sous-ensemble 2 est donc constitué, indépendamment du premier sous ensemble 1, d'un boîtier secondaire 16 supportant le second moyen de rotation 38, le stator 3 du moteur électrique destiné à recevoir en son centre le rotor 8 monté sur le premier sous-ensemble 1 et d'un dispositif de commande 33 du moteur électrique. L'assemblage ou le montage de ce deuxième sous-ensemble est donc opéré 30 selon les étapes d'assemblage suivant : dans une première étape, on monte le second moyen de rotation 38 à force à l'intérieur de l'excroissance tubulaire 30 pratiquée sur une face du boîtier secondaire 16, KJP0002 9 - dans une deuxième étape, on monte le connecteur 35 dans la traversée 34 de manière étanche pour que le fluide réfrigérant ne circule pas du volume interne 6 vers le dispositif de commande 33, dans une troisième étape, on fixe le dispositif de commande 33 du moteur électrique sur la deuxième face 31 du fond 20 constituant le boîtier secondaire 16, et on relie électriquement une carte électronique constitutive du dispositif de commande 33 au connecteur 35, - dans une quatrième étape, on solidarise le stator 3 sur la première face 21 du fond 20 via le bord intermédiaire 25 au moyen des vis de fixation 28 ou d'un montage ou emmanchement à force du stator sur le bord intermédiaire 25. On notera qu'il importe de faire l'étape de montage du second moyen de rotation 38 avant la troisième étape de sorte à ne pas créer de stress mécanique 15 sur le dispositif de commande 33. A ce stade, le deuxième sous-ensemble 2 est fabriqué et peut être stocké en attendant son utilisation pour un assemblage final avec le premier sous-ensemble 1. Après l'assemblage du deuxième sous-ensemble 2 mais avant l'étape 20 d'insertion, on programme le dispositif de commande 33 puis on vérifie ou test électriquement le dispositif de commande 33, le connecteur 35 et la continuité interne du stator 3. Cette étape de vérification consiste à simuler pour tester le bon fonctionnement de l'électronique constituant le dispositif de commande 33 préalablement à l'assemblage complet du compresseur ce qui permet de détecter 25 tous dysfonctionnements par analyse des courants qui circulent dans les bobines du stator 3. La figure 2 illustre le compresseur après l'étape d'insertion du deuxième sous-ensemble 2 dans le premier sous-ensemble 1. En dehors du mécanisme de compression, le compresseur est donc assemblé. 30 Cette étape d'insertion se déroule au moyen d'une translation selon l'axe A du deuxième sous-ensemble 2. Ce faisant, le stator 3 pénètre dans le volume interne 6 du boîtier principal 5 en translatant le long du rotor 8. En fin d'insertion, deux alternatives sont possibles en fonction de l'endroit où le second moyen de KJ P0002 10 rotation 38 a été préalablement installé. Dans le cas où ce second moyen de rotation 38 est monté sur l'arbre 4 du premier sous-ensemble 1, son insertion dans l'excroissance tubulaire intervient de telle manière à ne pas créer d'effort mécanique sur le fond 20 du boîtier secondaire 16, par exemple par une reprise d'effort au droit de l'excroissance tubulaire 30. Dans le cas où le second moyen de rotation 38 est monté le boîtier secondaire 16 constitutif du deuxième sous-ensemble 2, l'arbre 4 est monté serré ou libre dans la bague interne du roulement formant le second moyen de rotation 38, le montage serré ne créant pas d'effort mécanique susceptible d'endommager le dispositif de commande 33. Le boîtier secondaire 16 est aligné sur le boîtier principal 5 au moyen de la coopération des moyens de centrage 18 avec les orifices de réception 24. On visse alors des vis 37 montées au travers des trous 23 dans les points de fixation 19 de sorte à fermer l'extrémité 15 du boîtier principal 5 au moyen du boîtier secondaire 16. Dans la description ci-dessus, le montage serré ou l'emmanchement à force correspondent à toute pièce contenant et toute pièce contenue où le contenant est plus petit que le contenu.

On comprend donc que l'invention vise l'assemblage du premier sous-ensemble constitutif du compresseur électrique et, de manière distinct et séparé avant l'étape d'insertion, l'assemblage du deuxième sous-ensemble.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Procédé d'assemblage d'un compresseur électrique comprenant les étapes suivantes : - assembler un premier sous-ensemble (1) en montant un rotor (8) d'un moteur électrique dans un boîtier principal (5) dudit compresseur, - assembler un deuxième sous-ensemble (2) en solidarisant un stator (3) dudit moteur électrique sur un boîtier secondaire (16) dudit compresseur, ledit boîtier secondaire (16) comprenant un dispositif de commande (33) dudit moteur électrique, - insérer le deuxième sous-ensemble (2) dans le premier sous-ensemble (1).
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel préalablement à l'étape d'insertion du deuxième sous-ensemble (2) dans le premier sous-ensemble (1), une étape de vérification électrique est effectuée.
3. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le premier sous-ensemble (1) est assemblé préalablement selon les étapes suivantes : - emmancher à force ledit rotor (8) sur un arbre (4) du compresseur, - monter un premier moyen de rotation (12) dans un plateau (7) transversal du boîtier principal (5), - monter l'arbre (4) dans le premier moyen de rotation (12).
4. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel préalablement à l'étape d'emmanchement à force du rotor (8) sur l'arbre (4) du compresseur, on monte serré un second moyen de rotation (38) à une extrémité de l'arbre (4).
5. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le deuxième sous-ensemble (2) est assemblé préalablement selon les étapes suivantes : - monter un connecteur électrique (35) sur le boîtier secondaire (16), - solidariser le dispositif de commande (33) sur le boîtier secondaire (16), - solidariser le stator (3) sur le boîtier secondaire (16).
6. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel préalablement à l'étape de montage du connecteur électrique (35) sur le boîtier secondaire (16), on monte un second moyen de rotation (38) dans une excroissance (30) formée sur le boîtier secondaire (16).
7. 7. Procédé selon l'une des revendications 5 ou 6, dans lequel est effectuée une étape de soudage des conducteurs d'alimentation du stator (3) sur leKJ P0002 - 12 connecteur électrique (35).
8. 8. Procédé selon l'une des revendications 5 ou 7, dans lequel le stator (3) est solidarisé sur le boîtier secondaire (16) par emmanchement à force.
9. 9. Procédé selon l'une des revendications 5 ou 7, dans lequel le stator (3) est solidarisé sur le boîtier secondaire (16) par au moins une vis (28) traversant la périphérie externe du stator (3).