FR3068400A1 - Compresseur electrique avec volute optimisee - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne une volute (12) pour compresseur électrique (1), comportant un coude et est formée par au moins deux parties (14, 15) définissant chacune une partie du coude de la volute (12).
Description
COMPRESSEUR ELECTRIQUE AVEC VOLUTE OPTIMISEE
La présente invention concerne le domaine des compresseurs électriques, et plus particulièrement un compresseur électrique de suralimentation avec une volute.
Dans le cadre de l'invention, un compresseur électrique est un dispositif, utilisé pour suralimenter un moteur thermique, fonctionnant avec un moteur électrique. Plus précisément, le compresseur comporte une roue de compresseur entraînée par un moteur électrique. La roue est disposée dans une volute.
Le compresseur électrique est placé sur la ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion interne, en complément d'un turbocompresseur. Le compresseur électrique joue le même rôle que le turbocompresseur, à savoir augmenter la pression d'admission des gaz frais dans le moteur, mais est utilisé notamment lors des phases transitoires pour palier aux problèmes de temps de réponse du turbocompresseur.
L'intégration d'un compresseur dans l'environnement moteur nécessite parfois d'utiliser une entrée et/ou une sortie coudée sur la volute. L'ajout d'un tel coude rend la forme difficilement démoulable naturellement, et engendre des pertes de charge non acceptables.
Actuellement, dans certains cas, la volute est réalisée en une seule pièce, en fonderie par gravité avec un noyau sable. Le démoulage est assuré par cassage du moule sable. Cette technique implique donc la réalisation d'un nouveau moule sable pour chaque pièce à produire. Le coût de fabrication et le temps de cycle ne sont pas optimaux pour une production en très grande série. De plus, cette technique impose des épaisseurs matière importantes, ce qui rend la pièce lourde et encombrante.
Une alternative est de réaliser la volute en deux pièces démoulables séparément. Ainsi, on peut réaliser les deux pièces en fonderie sous pression (HPDC pour High Pressure Die Casting, selon la terminologie anglaise). Le fait d'avoir des formes démoulables, implique des contraintes sur les formes générales du conduit de la volute dans lequel circule le fluide, comme par exemple une arête vive à l'intérieur du coude ce qui entraîne un décollement de la couche limite du fluide. Il en résulte un impact négatif sur l'écoulement du fluide, comme par exemple des turbulences et une réduction de la section utile en aval du coude, et donc sur les performances du compresseur.
La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients des dispositifs de l'art antérieur en proposant un compresseur électrique avec une volute en deux parties améliorée, permettant ainsi de réduire l'encombrement de la volute, tout en en facilitant son démoulage et en maintenant son niveau de performances.
Pour cela la présente invention propose une volute pour compresseur électrique, comportant un coude et est formée par au moins deux partie définissant chacune une partie du coude de la volute.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les deux parties sont délimitées par un plan de joint situé au niveau du coude de la volute.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le plan 16 de joint est disposé de façon à ce que :
le rayon de courbure externe du coude de la volute soit dans la première partie de la volute, et le rayon de courbure interne du coude soit dans la deuxième partie.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les axes X, Y respectifs de la première et deuxième parties de la volute forment un angle a inférieur à 180°C.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le plan de joint est défini par le plan de coupe qui délimite les deux parties de la volute.
Selon un mode de réalisation de l'invention, au niveau du plan de joint est disposé un joint qui permet de maintenir l'étanchéité de la volute.
L'invention concerne également un compresseur électrique comportant une volute selon l'invention.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur comporte un moteur électrique à réluctance variable ou à aimant permanent.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur est un compresseur électrique de suralimentation de moteur thermique.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite, ci-après, en se référant aux figures annexées, données à titre d'exemple et dans lesquelles:
- la figure 1 est une représentation schématique d'un compresseur comportant une volute selon l'invention.
- la figure 2 est une représentation schématique d'une vue en coupe longitudinale d'une volute d'un compresseur électrique selon l'invention,
- la figure 3 est une représentation schématique d'une vue d'ensemble d'une volute d'un compresseur électrique selon l'invention.
La présente invention concerne une volute.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la volute est une volute de compresseur électrique.
Dans le cadre de l'invention, on entend par compresseur électrique, un compresseur d'air, volumétrique ou non et par exemple centrifuge ou radial, entraîné par un moteur électrique, dans le but de suralimenter un moteur thermique. Selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à courant continu ou alternatif, ou tout type de moteur électrique du même type.
Plus précisément, selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à réluctance variable (également appelée machine SRM pour Switched Réluctance Motor selon la terminologie anglaise).
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le moteur est un moteur à aimant permanent.
La figure 1 illustre un exemple de compresseur 1 électrique. Le compresseur électrique 1 comprend au moins un moteur 5 électrique, des éléments de guidage en rotation 7, et par exemple des roulements et une roue 3 de compresseur. Le moteur 5 électrique permet la mise en rotation d'un arbre 6 du compresseur électrique via les roulements 7. L'arbre 6 entraîne ainsi en rotation la roue 3 du compresseur 1. Plus précisément une extrémité de l'arbre 6 est entraînée en rotation par le moteur électrique, et une autre extrémité de l'arbre 6 entraîne en rotation la roue 3 du compresseur. Le moteur 5 électrique comporte un rotor et un stator.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur 1 comporte un ensemble 9 électronique permettant de commander le compresseur 1 électrique.
Selon un mode de réalisation de l'invention, au moins une partie de l'ensemble 9 électronique est disposée à l'arrière de la roue 3, entre la roue 3 et le moteur 5 électrique, illustré figure 1.
Selon un mode de réalisation de l'invention, au moins une partie de l'ensemble électronique 9 est disposée à une extrémité de l'arbre 6 opposée à l'extrémité ou est située la roue 3, non illustré.
La partie intermédiaire de l'arbre est protégée par le corps 4 de compresseur.
Le compresseur comporte une volute 12 dans laquelle est disposée la roue 3, et permettant le passage de l'air du compresseur 1.
Dans le cadre de l'invention, la volute comporte un coude 20. Selon une première variante de l'invention, le coude 20 est situé au niveau de la partie formant la sortie de la volute illustrée figures 2 et 3.
Selon une deuxième variante de l'invention, le coude 20 est situé au niveau de la partie formant l'entrée de la volute.
La suite de la description est axée sur la première variante de l'invention, mais s'applique également à la deuxième variante de l'invention.
Plus précisément comme illustrée figure 2, la volute 12 est au moins en deux parties 14,15, chacune des deux parties définissant le coude 20 de la volute 12.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les axes X, Y respectifs de la première 15 et deuxième 14 parties de la volute forment un angle a inférieur à 180°C. Cet angle a forme le coude de la volute.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la première 15 partie de la volute est le corps de la volute, et la deuxième 14 partie de la volute est la sortie de la volute. Les deux parties étant délimitées par un plan 16 de joint.
Plus précisément, la volute est faite en deux parties démoulables selon des directions simples X et Y.
Selon un mode de réalisation de l'invention, a proximité du plan 16 de joint des deux parties 14, 15, c'est-à-dire au niveau du coude, est disposé un élément d'étanchéité de type joint qui permet de maintenir l'étanchéité de la volute.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément d'étanchéité est tout type de d'étanchéité, radial, axial, collage, soudure.
Dans le cadre de l'invention, le plan 16 de joint est défini par le plan de coupe qui délimite les deux parties 14, 15 de la volute.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le plan 16 de joint est disposé de façon à ce que :
le rayon de courbure externe 18 du coude 20 de la volute 12 soit dans la première partie de la volute, et le rayon de courbure interne 17 du coude 20 soit dans la deuxième 15 partie.
Dans le cadre de l'invention, le rayon de courbure externe 18 est celui qui est situé à l'extérieur du coude 20 de la volute 12 et et de plus petit diamètre, et le rayon de courbure interne 17 est celui qui est situé à l'extérieur du coude 20 de la volute 12 et plus grand diamètre. Il n'y a donc plus d'arête vive au niveau du coude à l'intérieur du conduit de la volute, comme cela est le cas pour les volutes de l'art antérieur.
Dans le cadre de l'invention, les deux parties 14,15 sont fixées entre elles par tous procédés compatibles avec l'utilisation du compresseur. Et par exemple, vissage, clipsage, collage, soudage....
Selon un mode de réalisation de l'invention, le corps de la volute 12 est réalisé préférentiellement en aluminium. La sortie ou entrée de la volute est réalisée en aluminium de la même façon ou bien en plastique. L'utilisation du plastique permet un gain de masse.
Une telle architecture permet d'optimiser le guidage du fluide le long des parois interne et externe et il n'y a pas de phénomène de décollement de couche limite du fluide. En effet, avec une volute en deux parties comportant chacune une partie de la courbure du coude, il est ainsi possible d'optimiser l'encombrement de la volute et donc du compresseur tout en en gardant des performances optimales.
En parallèle, la fabrication est aisée puisque le démoulage des pièces est naturel selon des directions X, Y simples.
La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails donnés ci-dessus et permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans 5 s'éloigner du domaine d'application de l'invention. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, et peuvent être modifiés sans toutefois sortir de la portée définie par les revendications supportées par la description.
Claims (9)
- REVENDICATIONS1. Volute pour compresseur électrique (1), caractérisée en ce qu'elle comporte un coude (20) et est formée par au moins deux partie (14,15) définissant chacune une partie du coude (20) de la volute (12).
- 2. Volute selon la revendication 1, dans laquelle les deux parties (14, 15) sont délimitées par un plan (16) de joint situé au niveau du coude de la volute (12).
- 3. Volute selon la revendication 2, dans laquelle le plan 16 de joint est disposé de façon à ce que :- le rayon de courbure externe (18) du coude (20) de la volute(12) soit dans la première (14) partie de la volute, et- le rayon de courbure interne (17) du coude (20) soit dans la deuxième (15) partie.
- 4. Volute selon une des revendications 1 à 3, dans laquelle les axes X, Y respectifs de la première (14) et deuxième (15) parties de la volute forment un angle a inférieur à 180°C.
- 5. Volute selon une des revendications 2 à 4, dans laquelle le plan (16) de joint est défini par le plan de coupe qui délimite les deux parties (14,15) de la volute.
- 6. Volute selon une des revendications 2 à 5, dans laquelle au niveau du plan (16) de joint est disposé un joint qui permet de maintenir l'étanchéité de la volute.
- 7. Compresseur (1) électrique comportant une volute (12) selon une des revendications 1 à 6.
- 8. Compresseur (1) selon la revendication 7, comportant un moteur (5) électrique à réluctance variable ou à aimant permanent.
- 9. Compresseur (1) selon une des revendications 7 ou 8, dans lequel le compresseur (1) est un compresseur électrique de suralimentation de moteur thermique.
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| US7014418B1 (en) * | 2004-12-03 | 2006-03-21 | Honeywell International, Inc. | Multi-stage compressor and housing therefor |
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2017
- 2017-06-29 FR FR1756080A patent/FR3068400B1/fr active Active
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