FR3074545A1 - Compresseur electrique avec systeme de fixation des roulements - Google Patents

Compresseur electrique avec systeme de fixation des roulements Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un compresseur électrique (1) comportant un arbre (6) entrainé en rotation par un moteur électrique (5) par l'intermédiaire d'au moins un roulement (7), l'arbre entrainant en rotation une roue (3) de compresseur, le roulement (7) étant disposé entre le moteur électrique et la roue (3) de compresseur, Le compresseur comportant un dispositif de fixation du roulement (7) au corps du compresseur (1) formé par au moins deux plaques (171-176).

Description

La présente invention concerne le domaine des compresseurs électriques, et plus particulièrement un compresseur électrique de suralimentation comportant un système de fixation amélioré des roulements.
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.
Le compresseur électrique est placé sur la ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion interne, en complément, par exemple, 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.
De manière générale, les compresseurs de suralimentation électriques sont équipés de deux roulements. Au moins un des deux roulements, appelé couramment roulement avant, est situé derrière la roue du compresseur.
Le maintien axial de ce roulement avant est réalisé par deux plaques d'acier vissées dans le corps du compresseur. Ces plaques sont en interférence axiale, afin d'appliquer un effort axial sur la bague externe du roulement. Ceci permet de garantir un bon maintien dans toutes les conditions de dilatation.
Pour garantir des efforts suffisants quelque soient les tolérances, il est nécessaire d'utiliser des aciers à haute limite élastique. De plus, il faut garantir un effort minimum pour assurer la fonction de maintien. Il en résulte un effort très important dans la configuration opposée de tolérances.
Cet effort important peut engendrer des déformations de la bague externe du roulement. Or, à haute vitesse, la géométrie du roulement est un paramètre déterminant.
Une déformation de quelques microns peut avoir des effets néfastes sur la durée de vie du roulement.
D'autre part, le fait de maintenir avec deux pièces, fixée chacune par 2 vis, engendre une dissymétrie. Les efforts sont appliqués en deux points diamétralement opposés et les dilatations différentielles entre les plaques en acier et le corps en aluminium ne sont pas homogènes dans toutes les directions. Plus précisément, chaque plaque en acier limite la dilatation du corps en aluminium entre ces 2 points de fixation, alors que la dilatation du corps en aluminium entre les 2 plaques en acier est libre. Il en résulte une ovalisation du logement du roulement dans le corps en aluminium et de la bague externe du roulement de quelques microns. Le jeu interne du roulement est alors réduit localement, ce qui est néfaste pour sa durée de vie.
Une solution à ce problème consiste à monter le roulement serré dans le logement. Cependant, si elle n'engendre pas d'ovalisation de la bague externe, cette solution n'est pas adaptée aux variations de température. En effet, le corps étant en aluminium et le roulement en acier, leur dilatation n'est pas identique en fonction des variations de température ce qui va influencer le serrage. Les roulements étant déjà montés serrés sur l'arbre, un serrage sur l'extérieur double la réduction de jeu interne. Le jeu résiduel devient alors trop faible, ce qui réduit fortement la durée de vie pour des applications haute vitesse avec par exemple des vitesses de 75 000 tr/min pour la machine électrique.
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 dont le roulement est fixé par un dispositif permettant de résister à l'ensemble des inconvénients précités.
Pour cela la présente invention propose un compresseur électrique comportant un arbre entraîné en rotation par un moteur électrique par l'intermédiaire d'au moins un roulement, l'arbre entraînant en rotation une roue de compresseur, le roulement étant disposé entre le moteur électrique et la roue de compresseur, comportant un dispositif de fixation du roulement, au corps compresseur, formé par au moins deux plaques.
Le compresseur selon l'invention, est ainsi configuré de façon à éviter la déformation des roulements.
Selon une variante de réalisation de l'invention, chaque plaque comporte deux points de fixation communs avec au moins une autre plaque.
Avec un tel dispositif de fixation, l'effort est appliqué en plusieurs points répartis.
L'effort est donc mieux réparti et est divisé par 2 sur chaque tôle. Le processus de fabrication est également simplifié.
Selon un mode de réalisation de l'invention, un point de fixation est un élément de fixation formé par exemple d'une ouverture dans la plaque.
Selon une variante de réalisation de l'invention, dispositif de fixation est formé par quatre plaques.
Avec un tel dispositif de fixation, l'effort est appliqué en quatre points répartis à 90 degrés. L'effort est donc mieux réparti et est divisé par 2 sur chaque tôle.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les plaques ont une forme définie de façon à ce qu'elles forment, après assemblage, un carré comportant une ouverture pour le passage de l'arbre en son centre.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les plaques ont une forme de L découpées selon une diagonale D du carré.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les plaques ont une forme de triangle découpées selon les deux diagonale D, D' du carré.
Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque plaque comporte une découpe formant une partie d'une ouverture circulaire, qui forme après assemblage, l'ouverture centrale du carré permettant le passage de l'arbre.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les plaques sont des tôles en acier.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur est un compresseur électrique de suralimentation de moteur thermique, et comportant un moteur électrique à réluctance variable ou à aimants permanents.
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'une vue en coupe d'une partie d'un compresseur intégrant un dispositif selon l'invention,
- la figure 2 est une représentation schématique d'une vue d'une partie d'un dispositif selon une deuxième variante de réalisation de l'invention,
- la figure 3 est une vue en perspective d'une partie d'un compresseur intégrant un dispositif selon une première variante de réalisation l'invention.
La présente invention concerne un compresseur électrique équipé d'un dispositif de fixation des roulements.
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.
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 mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à aimants permanents.
Le compresseur électrique 1, illustré figure 1, comprend un moteur 5 électrique, et au moins un roulement 7 disposé circulairement autour d'un arbre 6.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur 1 comporte deux roulements 7, 7' dont au moins un, appelé dans la suite de la description roulement 7 avant, est disposé entre le moteur 5 électrique et une roue 3 de compresseur. Le moteur 5 électrique permet la mise en rotation de l'arbre 6 du compresseur électrique via au moins un roulement 7. L'arbre 6 entraîne ainsi en rotation la roue 3 du compresseur 1, disposée à une extrémité de l'arbre 6, dans une volute 12. Plus précisément une extrémité de l'arbre 6 est entraînée en rotation par le moteur 5 électrique, et une autre extrémité de l'arbre 6 entraîne en rotation la roue 3 du compresseur. Le compresseur 1 comporte une partie avant 2 de corps de compresseur et une partie arrière 4 de compresseur, les deux parties formant le corps total du compresseur. La partie avant 2 du corps du compresseur est disposée entre le roulement 7 avant et la roue 3. Ce corps 2 partie avant 2 sert de support à la fixation du roulement 7 avant.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les roulements 7, 7' sont disposés dans des logements cylindriques non illustrés aménagés dans la partie avant 2 et la partie arrière 4 du corps du compresseur 1. Cela permet ainsi de garantir le positionnement dans la direction radiale.
Selon un mode de réalisation de l'invention, un des deux roulements 7, 7' est fixé axialement.
Selon un mode de réalisation de l'invention, un des deux roulements 7, 7' est libre axialement. Cela permet de garantir l'application d'une précharge axiale, via un ressort non illustré, dans toutes les conditions de dilatation thermique, afin de garantir le bon fonctionnement des roulements à haute vitesse.
Selon un mode de réalisation de l'invention, illustré figure 3, le roulement 7 avant est fixé axialement à la partie avant 2 du corps de compresseur électrique 1. La fixation axiale du roulement 7 avant permet de garantir le positionnement de l'arbre 6 et maîtriser le jeu, de la roue 3 vis-à-vis de la volute 12, nécessaire au bon fonctionnement du compresseur (efficacité et fiabilité).
Dans le cadre de l'invention, la fixation axiale à la partie avant 2 du corps du compresseur électrique est réalisée avec un dispositif 17 de fixation.
Selon une première variante de l'invention, illustrée figure 2, le dispositif de fixation du roulement 7 est formé par au moins deux plaques 175,176.
Selon une deuxième variante de l'invention, illustrée figure 3, le dispositif de fixation est formé par quatre plaques 171-174.
Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque plaque 171-176 est contigüe avec au moins une autre plaque 171-176.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, chaque plaque 171-176 est contigüe avec deux autres plaques 171-176.
Dans les deux variantes, les plaques 171-176 ont une forme définie de façon à ce qu'elles forment un carré comportant une ouverture 61 pour le passage de l'arbre 6 en son centre, après assemblage.
Plus précisément, dans la première variante les deux plaques 175, 176 ont une forme de L découpées selon une diagonale D du carré. Ainsi chacune des deux plaques 175, 176, comporte une découpe formant une demi-ouverture 63 circulaire, qui forme après assemblage, l'ouverture 61 centrale du carré permettant le passage de l'arbre 6.
Selon un mode de réalisation de cette première variante, chaque plaque 175, 176 comporte un point 182 de fixation individuel et deux points 181 de fixation communs avec l'autre plaque 175, 176. Les deux plaques 175, 176 assemblées ont ainsi quatre points de fixation.
Selon un autre mode de réalisation de cette première variante, le point 182 de fixation individuel comporte une fente 184 formée perpendiculairement par rapport à la diagonale D de découpe du carré. La fente 184 est réalisé à partir du point 182 de fixation jusqu'à la découpe du demi cercle 63. Cela permet de mieux répartir l'effort de fixation, en donnant de la souplesse à la plaque lorsqu'elle est sollicitée en flexion perpendiculairement à son plan.
Selon un mode de réalisation de la deuxième variante, les plaques 171-174 ont une forme de triangle découpées selon les deux diagonale D, D' du carré. Ainsi chacune des quatre plaques 171-174, comporte une découpe formant un quart d'ouverture 62 circulaire, qui forme après assemblage, l'ouverture 61 centrale du carré permettant le passage de l'arbre 6.
Selon un autre mode de réalisation de la deuxième variante, chaque plaque 171174 comporte deux points 183 de fixation communs, chacun, à une autre plaque 171-174.
Dans le cadre de l'invention, un point 181, 182, 183 de fixation est un élément de fixation formé par exemple d'une ouverture, dans la plaque, et associée par exemple à un élément de fixation de type vis.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les plaques 171-176 sont des tôles en acier.
Les deux 175, 176 ou quatre plaques 171-174 selon l'invention, sont assemblées de façon à former un carré comportant une ouverture 61 pour l'arbre. Les plaques 171176 sont ensuite fixées, à la partie avant 2 du corps du compresseur, via les points 181, 182, 183 de fixation.
Avec un tel dispositif de fixation, l'effort est appliqué en quatre points répartis à degrés. L'effort est donc mieux réparti et est divisé par 2 sur chaque tôle. La déformation radiale de la bague externe est ainsi très limitée, puisqu'il est très dur de déformer un objet en appliquant quatre forces du même ordre dans quatre directions à 90°.
L'ovalisation de la bague externe est donc évitée puisque la dilatation de l'aluminium est contrainte par les tôles acier dans toutes les directions.
Le compresseur selon l'invention, est ainsi configuré de façon à éviter la déformation des roulements.
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 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.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Compresseur électrique (1) comportant un arbre (6) entraîné en rotation par un moteur électrique (5) par l'intermédiaire d'au moins un roulement (7), l'arbre entraînant en rotation une roue (3) de compresseur, le roulement (7) étant disposé entre le moteur électrique et la roue (3) de compresseur, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (17) de fixation du roulement (7), au corps compresseur (1), formé par au moins deux plaques (171-176).
  2. 2. Compresseur (1) selon la revendication 1, dans lequel chaque plaque (171-176) comporte deux points (181, 182, 183) de fixation communs avec au moins une autre plaque (171-176).
  3. 3. Compresseur (1) selon la revendication 2, dans lequel un point (181, 182, 183) de fixation est un élément de fixation formé par exemple d'une ouverture dans la plaque.
  4. 4. Compresseur (1) selon une des revendications 1 à 3, dans lequel dispositif (17) de fixation est formé par quatre plaques (171-174).
  5. 5. Compresseur (1) selon une des revendications 1 à 4, dans lequel les plaques (171176) ont une forme définie de façon à ce qu'elles forment, après assemblage, un carré comportant une ouverture (61) pour le passage de l'arbre (6) en son centre.
  6. 6. Compresseur (1) selon une des revendications 1 à 3 et 5, dans lequel les plaques (175,176) ont une forme de L découpées selon une diagonale D du carré.
  7. 7. Compresseur (1) selon une des revendications 1 à 5, dans lequel les plaques (171174) ont une forme de triangle découpées selon les deux diagonale D, D' du carré.
  8. 8. Compresseur (1) selon une des revendications 1 à 7, dans lequel chaque plaque (171-176) comporte une découpe (62, 63) formant une partie d'une ouverture (61) circulaire, qui forme après assemblage, l'ouverture (61) centrale du carré permettant le passage de l'arbre (6).
  9. 9. Compresseur (1) selon une des revendications 1 à 8, dans lequel les plaques (171176) sont des tôles en acier.
  10. 10. Compresseur (1) selon une des revendications 1 à 9, le compresseur étant un compresseur électrique de suralimentation de moteur thermique, et comportant un moteur électrique à réluctance variable ou à aimants permanents.
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