FR3104651A1 - Compresseur à spirales ayant un moteur à réluctance synchrone à démarrage direct sur le réseau (DOL) - Google Patents

Compresseur à spirales ayant un moteur à réluctance synchrone à démarrage direct sur le réseau (DOL) Download PDF

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Abstract

Le compresseur à spirales (2) comporte un carter hermétique (3) ; une unité de compression (7) comportant une volute fixe (8) et une volute orbitante (9) définissant des chambres de compression (15) ; une chambre de refoulement (17) configurée pour recevoir un fluide frigorigène comprimé par l’unité de compression (7) ; une sortie de refoulement (5) configurée pour refouler le fluide frigorigène comprimé par l’unité de compression (7) à l’extérieur du compresseur à spirales (2) ; au moins un passage de dérivation (21) configuré pour relier reliée fluidiquement une chambre de compression intermédiaire (15.2) des chambres de compression (15) à la chambre de refoulement (17) ; au moins une soupape de refoulement intermédiaire (22) associée à l’au moins un passage de dérivation (21) ; un arbre d’entraînement (32) configuré pour entraîner la volute orbitante (9) dans un mouvement orbital ; un moteur électrique (28) configuré pour entraîner en rotation l’arbre d’entraînement (32) et étant un moteur à réluctance synchrone à démarrage direct sur le réseau. Figure 2

Description

Compresseur à spirales ayant un moteur à réluctance synchrone à démarrage direct sur le réseau (DOL)
Domaine de l’invention
La présente invention se rapporte à un compresseur à spirales, et en particulier à un compresseur frigorifique à spirales.
Arrière-plan de l’invention
De façon connue, un compresseur à spirales comporte:
- un carter hermétique muni d’une entrée d’aspiration configurée pour alimenter le compresseur à spirales en fluide frigorigène à comprimer,
- une unité de compression agencée à l’intérieur du carter hermétique et configurée pour comprimer le fluide frigorigène alimenté par l’entrée d’aspiration, l’unité de compression comportant une volute fixe ayant une plaque d’extrémité fixe et un enroulement en spirale fixe s’étendant depuis la plaque d’extrémité fixe, et une volute orbitante ayant une plaque d’extrémité orbitante et un enroulement en spirale orbitant s’étendant depuis la plaque d’extrémité orbitante, l’enroulement en spirale orbitant de la volute orbitante s’engrenant avec l’enroulement en spirale fixe de la volute fixe pour former des chambres de compression,
- une chambre de refoulement partiellement définie par le carter hermétique et configurée pour recevoir le fluide frigorigène comprimé par l’unité de compression,
- une sortie de refoulement prévue sur le carter hermétique et configurée pour refouler le fluide frigorigène comprimé par l’unité de compression à l’extérieur du compresseur à spirales,
- un arbre d’entraînement configuré pour entraîner la volute orbitante de l’unité de compression dans un mouvement orbital, l’arbre d’entraînement pouvant tourner autour d’un axe de rotation, et
- un moteur électrique configuré pour entraîner en rotation l’arbre d’entraînement autour de l’axe de rotation, le moteur électrique comportant un rotor qui est couplé à l’arbre d’entraînement et un stator qui est disposé autour du rotor.
Ledit moteur électrique peut être un moteur à induction. Un tel moteur électrique est relativement bon marché, mais a un rendement insuffisant pour certaines applications.
Afin d’améliorer le rendement du moteur, le moteur à induction pourrait être remplacé par:
- un moteur synchrone à aimant permanent interne, un moteur synchrone à aimant permanent monté en surface, ou un moteur à réluctance synchrone. Cependant, de tels moteurs électriques doivent être entraînés par un convertisseur de fréquence qui augmente sensiblement le coût et la complexité de la solution, ou
- un moteur synchrone à aimant permanent interne à démarrage en ligne. Un tel moteur électrique n’a pas besoin d’être entraîné par un convertisseur de fréquence et peut être directement relié au réseau électrique. Mais ils sont relativement coûteux, ce qui augmente sensiblement le coût de fabrication du compresseur à spirales. De plus, en cas de surcharge, l’aimant permanent peut atteindre une température élevée et être démagnétisé et le compresseur est donc hors service.
Un objet de la présente invention consiste à fournir un compresseur à spirales amélioré qui peut surmonter les inconvénients rencontrés dans les compresseurs à spirales classiques.
Un autre objet de la présente invention consiste à fournir un compresseur à spirales qui a un rendement amélioré sans être coûteux.
Selon l’invention, un tel compresseur à spirales comporte:
- un carter hermétique muni d’une entrée d’aspiration configurée pour alimenter le compresseur à spirales en fluide frigorigène à comprimer,
- une unité de compression agencée à l’intérieur du carter hermétique et configurée pour comprimer le fluide frigorigène alimenté par l’entrée d’aspiration, l’unité de compression comportant une volute fixe ayant une plaque d’extrémité fixe et un enroulement en spirale fixe s’étendant depuis la plaque d’extrémité fixe, et une volute orbitante ayant une plaque d’extrémité orbitante et un enroulement en spirale orbitant s’étendant depuis la plaque d’extrémité orbitante, l’enroulement en spirale orbitant de la volute orbitante s’engrenant avec l’enroulement en spirale fixe de la volute fixe pour former des chambres de compression,
- une chambre de refoulement partiellement définie par le carter hermétique et configurée pour recevoir le fluide frigorigène comprimé par l’unité de compression,
- une sortie de refoulement prévue sur le carter hermétique et configurée pour refouler le fluide frigorigène comprimé par l’unité de compression à l’extérieur du compresseur à spirales,
- au moins un passage de dérivation formé dans la plaque d’extrémité fixe de la volute fixe et configuré pour établir une communication fluidique entre une chambre de compression intermédiaire des chambres de compression et la chambre de refoulement,
- au moins une soupape de refoulement intermédiaire associée à l’au moins un passage de dérivation et comportant un élément de soupape mobile entre une position de fermeture dans laquelle un écoulement de fluide entre la chambre de compression intermédiaire et la chambre de refoulement est empêché et une position d’ouverture dans laquelle un écoulement de fluide entre la chambre de compression intermédiaire et la chambre de refoulement est autorisé,
- un arbre d’entraînement configuré pour entraîner la volute orbitante de l’unité de compression dans un mouvement orbital, l’arbre d’entraînement pouvant tourner autour d’un axe de rotation,
- un moteur électrique configuré pour entraîner en rotation l’arbre d’entraînement autour de l’axe de rotation, le moteur électrique comportant un rotor qui est couplé à l’arbre d’entraînement et un stator qui est disposé autour du rotor.
dans lequel le moteur électrique est un moteur à réluctance synchrone à démarrage direct sur le réseau.
Lorsque le compresseur à spirales selon la présente invention est arrêté, le fluide frigorigène comprimé situé dans la chambre de refoulement fuit, notamment à travers l’unité de compression, vers le volume d’aspiration du compresseur à spirales et la pression dans la chambre de refoulement diminue par conséquent. Lorsque le compresseur à spirales est démarré, une fois que la pression du fluide frigorigène comprimé dans la chambre de compression intermédiaire, associée à l’au moins une soupape de refoulement intermédiaire, devient supérieure à la pression dans la chambre de refoulement, le fluide frigorigène comprimé est refoulé à travers l’au moins une soupape de refoulement intermédiaire avant d’atteindre une chambre de compression centrale, ce qui réduit sensiblement le couple requis pour faire tourner l’arbre d’entraînement au démarrage du compresseur. Un tel refoulement du fluide frigorigène comprimé dans la chambre de compression intermédiaire se produit au cours de plusieurs tours de l’arbre d’entraînement.
Par conséquent, en dotant le compresseur à spirales d’au moins une soupape de refoulement intermédiaire associée à au moins un passage de dérivation, le couple de démarrage requis pour initier une rotation de l’arbre d’entraînement est sensiblement réduit.
Une telle réduction du couple de démarrage permet d’utiliser un moteur à réluctance synchrone à démarrage direct sur le réseau pour entraîner l’arbre d’entraînement, malgré le fait qu’un tel moteur à réluctance synchrone à démarrage direct sur le réseau ait un couple de démarrage faible.
Étant donné qu’un moteur à réluctance synchrone à démarrage direct sur le réseau a un rendement élevé et est sensiblement moins cher que les moteurs à haut rendement habituellement utilisés pour les compresseurs à spirales, le compresseur à spirales selon la présente invention a un rendement amélioré sans être coûteux.
Les moteurs à réluctance synchrone à démarrage direct sur le réseau n’ont pas besoin d’entraînement et peuvent être reliés directement au réseau électrique. Les moteurs à réluctance synchrone à démarrage direct sur le réseau n’utilisent pas d’aimants en ferrite qui ne sont pas fiables à basse température. Les moteurs à réluctance synchrone à démarrage direct sur le réseau n’utilisent pas d’aimant en terres rares qui sont coûteux et peu fiables à haute température.
Le compresseur à spirales peut également comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou en combinaison.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’au moins une soupape de refoulement intermédiaire est fixée à la plaque d’extrémité fixe de la volute fixe. Avantageusement, l’au moins une soupape de refoulement intermédiaire est fixée à une surface de la plaque d’extrémité fixe orientée vers la chambre de refoulement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’au moins une soupape de refoulement intermédiaire est disposée à l’intérieur d’un évidement formé par la plaque d’extrémité fixe de la volute fixe.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’élément de soupape ferme l’au moins un passage de dérivation lorsque l’élément de soupape est dans la position de fermeture et l’élément de soupape ouvre l’au moins un passage de dérivation lorsque l’élément de soupape est dans la position d’ouverture.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’élément de soupape de l’au moins une soupape de refoulement intermédiaire est élastiquement déformable entre les positions de fermeture et d’ouverture.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le compresseur à spirales comporte une pluralité de passages de dérivation et une pluralité de soupapes de refoulement intermédiaires associées chacune à un passage de dérivation respectif.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le compresseur à spirales comporte un écran thermique disposé dans la chambre de refoulement et recouvrant partiellement la plaque d’extrémité fixe de la volute fixe.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le compresseur à spirales comporte en outre une soupape de refoulement anti-retour fixée au carter hermétique et située à proximité de la sortie de refoulement, la soupape de refoulement anti-retour étant reliée fluidiquement à la chambre de refoulement et étant configurée pour permettre un écoulement de fluide uniquement de la chambre de refoulement vers la sortie de refoulement. La disposition d’une telle soupape de refoulement anti-retour réduit davantage le couple de démarrage requis pour initier une rotation de l’arbre d’entraînement. En effet, lorsque le compresseur à spirales selon la présente invention est arrêté, la soupape de refoulement anti-retour se ferme et la fuite de fluide frigorigène comprimé situé dans la chambre de refoulement, à travers l’unité de compression, vers le volume d’aspiration du compresseur à spirales se traduit par une diminution rapide de pression dans la chambre de refoulement. Ainsi, en cas de redémarrage rapide, le couple de démarrage est réduit.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la soupape de refoulement anti-retour comporte un élément de fermeture mobile entre une position fermée dans laquelle un écoulement de fluide entre la chambre de refoulement et la sortie de refoulement est empêché et une position ouverte dans laquelle un écoulement de fluide entre la chambre de refoulement et la sortie de refoulement est autorisé.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la soupape de refoulement anti-retour comporte un élément de sollicitation configuré pour pousser l’élément de fermeture vers la position fermée.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’unité de compression comporte un passage de refoulement formé dans la plaque d’extrémité fixe de la volute fixe et configuré pour relier fluidiquement une chambre de compression centrale des chambres de compression à la chambre de refoulement, le compresseur à spirales comportant en outre une soupape anti-retour interne ayant un élément de fermeture mobile entre une première position dans laquelle un écoulement de fluide entre la chambre de compression centrale et la chambre de refoulement est empêché et une deuxième position dans laquelle un écoulement de fluide entre la chambre de compression centrale et la chambre de refoulement est autorisé. Cette soupape anti-retour interne devrait être avantageusement moins «étanche» (ou une dérivation de fuite peut être ajoutée) que la soupape de refoulement anti-retour fixée au carter hermétique pour permettre une diminution rapide de la pression en cas d’arrêt.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le compresseur à spirales comporte une soupape de refoulement anti-retour fixée au carter hermétique et située à proximité de la sortie de refoulement, la soupape de refoulement anti-retour étant reliée fluidiquement à la chambre de refoulement et étant configurée pour permettre un écoulement de fluide uniquement de la chambre de refoulement vers la sortie de refoulement, le compresseur à spirales étant dépourvu de soupape anti-retour interne, c’est-à-dire ne comporte pas de soupape anti-retour interne. En particulier, le compresseur à spirales est dépourvu de soupape anti-retour interne configurée pour empêcher un écoulement de fluide entre la chambre de compression centrale et la chambre de refoulement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le passage de refoulement comporte une première extrémité de passage débouchant dans la chambre de compression centrale et une deuxième extrémité de passage configurée pour être reliée fluidiquement à la chambre de refoulement, la soupape anti-retour interne étant située au niveau de la deuxième extrémité de passage du passage de refoulement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’élément de fermeture ferme le passage de refoulement, et en particulier la deuxième extrémité de passage du passage de refoulement, lorsque l’élément de fermeture est dans la première position, et l’élément de fermeture ouvre le passage de refoulement, et en particulier la deuxième extrémité de passage du passage de refoulement, lorsque l’élément de fermeture est dans la deuxième position.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la soupape anti-retour interne est fixée à la plaque d’extrémité fixe de la volute fixe. Avantageusement, la soupape anti-retour interne est située dans la chambre de refoulement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le rotor comporte un noyau de rotor muni de trous de réception, et d’éléments en forme de barre montés dans les trous de réception et s’étendant à travers le noyau de rotor, chaque élément en forme de barre étant constitué de matériau électriquement conducteur, et par exemple de matériau non magnétique électriquement conducteur ou de matériau magnétique électriquement conducteur.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chacun des éléments en forme de barre s’étend sensiblement parallèlement à l’axe de rotation de l’arbre d’entraînement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le rotor a un axe direct et un axe en quadrature, chaque élément en forme de barre s’étendant transversalement à l’axe direct. Avantageusement, chaque élément en forme de barre s’étend sensiblement dans la direction de l’axe en quadrature.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le noyau de rotor est formé par un empilement d’éléments en feuille.
Selon un mode de réalisation de l’invention, un entrefer est défini entre le stator et le rotor.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le rotor est un rotor bipolaire ou un rotor tétrapolaire.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le noyau de rotor a une forme cylindrique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque élément en forme de barre comporte une extrémité extérieure située près d’une surface extérieure du noyau de rotor.
Selon un mode de réalisation de l’invention, au moins certains des éléments en forme de barre sont droits.
Selon un mode de réalisation de l’invention, au moins certains des éléments en forme de barre sont incurvés.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le moteur électrique a une vitesse fixe.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le noyau de rotor est constitué de matériau magnétique, et avantageusement d’un matériau magnétique qui est un bon conducteur de champ magnétique. Le noyau de rotor est par exemple réalisé en acier ou en acier au silicium.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chacun des trous de réception n’est que partiellement rempli avec au moins l’un des éléments en forme de barre afin de définir une partie de blocage de flux.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chacun des trous de réception est sensiblement entièrement rempli avec au moins l’un des éléments en forme de barre.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le noyau de rotor est muni de trous de blocage de flux distincts des trous de réception. Chacun des trous de blocage de flux peut être une fente de blocage de flux.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chacun des trous de blocage de flux s’étend sensiblement parallèlement à l’axe de rotation de l’arbre d’entraînement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chacun des trous de réception est une fente de réception.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chacun des trous de réception s’étend sensiblement parallèlement à l’axe de rotation de l’arbre d’entraînement.
Ces avantages et d’autres deviendront évidents en lisant la description suivante, compte tenu du dessin ci-annexé représentant, à titre d’exemples non-limitatifs, plusieurs modes de réalisation d’un compresseur à spirales selon l’invention.
La description détaillée suivante de deux modes de réalisation de l’invention est mieux appréhendée lorsqu’elle est lue conjointement avec les dessins annexés étant appréhendés, toutefois que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation particuliers divulgués.
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d’un compresseur à spirales selon un premier mode de réalisation de l’invention.
La figure 2 est une vue partielle en coupe longitudinale du compresseur à spirales de la figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe transversale d’un rotor de moteur du compresseur à spirales de la figure 1.
La figure 4 est une vue partielle en coupe longitudinale d’un compresseur à spirales selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
La figure 5 est une vue en coupe transversale d’un rotor de moteur d’un compresseur à spirales selon un troisième mode de réalisation de l’invention.
La figure 6 est une vue en coupe transversale d’un rotor de moteur d’un compresseur à spirales selon un quatrième mode de réalisation de l’invention.
La figure 7 est une vue en coupe transversale d’un rotor de moteur d’un compresseur à spirales selon un cinquième mode de réalisation de l’invention.
Description détaillée de l’invention
Les figures 1 à 3 montrent un compresseur à spirales 2 selon un premier mode de réalisation de l’invention. Le compresseur à spirales 2 comprend un carter hermétique 3 muni d’une entrée d’aspiration 4 configurée pour alimenter le compresseur à spirales 2 en fluide frigorigène à comprimer, et d’une sortie de refoulement 5 configurée pour refouler le fluide frigorigène comprimé.
Le compresseur à spirales 2 comprend également un cadre de support 6 agencé à l’intérieur du carter hermétique 3 et fixé au carter hermétique 3, et une unité de compression 11 agencée également à l’intérieur du carter hermétique 3 et disposée au-dessus du cadre de support 6.
L’unité de compression 7 est configurée pour comprimer le fluide frigorigène alimenté par l’entrée d’aspiration 4, et comporte une volute fixe 8 et une volute orbitante 9 qui s’emboîtent l’une dans l’autre. En particulier, la volute orbitante 9 est supportée par et en contact coulissant avec une face supérieure du cadre de support 6, et la volute fixe 8 est fixée par rapport au carter hermétique 3.
La volute fixe 8 a une plaque d’extrémité fixe 11 et un enroulement en spirale fixe 12 faisant saillie depuis la plaque d’extrémité fixe 11 vers la volute orbitante 9. La volute orbitante 9 a une plaque d’extrémité orbitante 13 et un enroulement en spirale orbitant 14 faisant saillie depuis la plaque d’extrémité orbitante 13 vers la volute fixe 8. L’enroulement en spirale orbitant 14 de la volute orbitante 9 s’engrène avec l’enroulement en spirale fixe 12 de la volute fixe 8 pour former une pluralité de chambres de compression 15 entre eux. Les chambres de compression 15 ont un volume variable qui diminue de l’extérieur vers l’intérieur, lorsque la volute orbitante 9 est entraînée en orbite par rapport à la volute fixe 8.
Le compresseur à spirales 2 comporte également un passage de refoulement 16 formé dans une partie centrale de la plaque d’extrémité fixe 11 de la volute fixe 8. Le passage de refoulement 16 est configuré pour relier fluidiquement une chambre de compression centrale 15.1 des chambres de compression à une chambre de refoulement 17 qui est partiellement définie par le carter hermétique 3 et qui est configurée pour recevoir le fluide frigorigène comprimé par l’unité de compression 4. Avantageusement, le passage de refoulement 16 comporte une première extrémité de passage débouchant dans la chambre de compression centrale 15.1 et à une position proche d’une extrémité intérieure de l’enroulement en spirale orbitant 14, et une deuxième extrémité de passage débouchant dans la chambre de refoulement 17. En particulier, le fluide frigorigène comprimé dans les chambres de compression 15 s’échappe de l’unité de compression 7 vers la chambre de refoulement 17 à travers le passage de refoulement 16, et est ensuite refoulé à l’extérieur du compresseur à spirales 2 par la sortie de refoulement 5.
Selon le premier mode de réalisation de la présente invention, le compresseur à spirales 2 comporte en outre une soupape anti-retour interne 18 fixée à la plaque d’extrémité fixe 11 de la volute fixe 8 et située au niveau de la deuxième extrémité de passage du passage de refoulement 16.
Avantageusement, la soupape anti-retour interne 18 est située dans la chambre de refoulement 17, et comporte un élément de fermeture 19 mobile entre une première position (voir figure 2) dans laquelle l’élément de fermeture 19 ferme la deuxième extrémité de passage du passage de refoulement 16 et un écoulement de fluide entre la chambre de compression centrale 15.1 et la chambre de refoulement 17 est empêché, et une deuxième position dans laquelle l’élément de fermeture 19 ouvre la deuxième extrémité de passage du passage de refoulement 16 et un écoulement de fluide entre la chambre de compression centrale 15.1 et la chambre de refoulement 17 est autorisé.
Le compresseur à spirales 2 comporte en outre une pluralité de passages de dérivation 21 formés dans la plaque d’extrémité fixe 11 de la volute fixe 8 et configurés chacun pour relier reliée fluidiquement une chambre de compression intermédiaire respective 15.2 des chambres de compression à la chambre de refoulement 17.
Le compresseur à spirales 2 comporte également une pluralité de soupapes de refoulement intermédiaires 22 associées chacune à un passage de dérivation respectif 21 et fixées chacune à la plaque d’extrémité fixe 11 de la volute fixe 8. Chaque soupape de refoulement intermédiaire 22 comporte un élément de soupape 23 mobile entre une position de fermeture dans laquelle l’élément de soupape 23 ferme le passage de dérivation respectif 21 et un écoulement de fluide entre la chambre de compression intermédiaire respective 15.2 et la chambre de refoulement 17 est empêché et une position d’ouverture dans laquelle l’élément de soupape 23 ouvre le passage de dérivation respectif 21 et un écoulement de fluide entre la chambre de compression intermédiaire respective 15.2 et la chambre de refoulement 17 est autorisé.
Selon le mode de réalisation montré sur les figures 1 à 3, chaque soupape de refoulement intermédiaire 22 est disposée à l’intérieur d’un évidement respectif formé par la plaque d’extrémité fixe 11 de la volute fixe 8, et chaque élément de soupape 23 est élastiquement déformable entre les positions de fermeture et d’ouverture respectives.
Le compresseur à spirales 2 comporte en outre une soupape de refoulement anti-retour 24 fixée au carter hermétique 3 et située à proximité de la sortie de refoulement 5. La soupape de refoulement anti-retour 24 est reliée fluidiquement à la chambre de refoulement 17 et est configurée pour permettre un écoulement de fluide uniquement de la chambre de refoulement 17 vers la sortie de refoulement 5.
La soupape de refoulement anti-retour 24 comporte un élément de fermeture 25 mobile entre une position fermée dans laquelle l’élément de fermeture 25 s’appuie contre un siège de soupape de la soupape de refoulement anti-retour 24 et un écoulement de fluide entre la chambre de refoulement 17 et la sortie de refoulement 5 est empêché et une position ouverte dans laquelle l’élément de fermeture 25 est éloigné du siège de soupape et un écoulement de fluide entre la chambre de refoulement 17 et la sortie de refoulement 5 est autorisé. Avantageusement, la soupape de refoulement anti-retour 24 comporte un élément de sollicitation 26 configuré pour pousser l’élément de fermeture 25 vers la position fermée.
Le compresseur à spirales 2 comporte également un écran thermique 27 disposé dans la chambre de refoulement 17 et recouvrant partiellement la plaque d’extrémité fixe 11 de la volute fixe 8.
Le compresseur à spirales 2 comprend en outre un moteur électrique 28 disposé en dessous du cadre de support 6. Avantageusement, le moteur électrique 28 est un moteur à réluctance synchrone à démarrage direct sur le réseau et a une vitesse fixe. Le moteur électrique 28 a un rotor 29, et un stator 31 disposé autour du rotor 29. Avantageusement, un entrefer est défini entre le stator 31 et le rotor 29.
De plus, le compresseur à spirales 2 comprend un arbre d’entraînement 32 qui est vertical et peut tourner autour d’un axe de rotation A. L’arbre d’entraînement 32 est couplé au rotor 29 du moteur électrique 28 de sorte que le moteur électrique 28 soit configuré pour entraîner en rotation l’arbre d’entraînement 32 autour de l’axe de rotation A. L’arbre d’entraînement 32 est configuré en particulier pour entraîner la volute orbitante 9 dans un mouvement orbital lorsque le moteur électrique 28 fonctionne.
Comme mieux montré sur la figure 3, le rotor 29 comporte un noyau de rotor 33 constitué de matériau magnétique, par exemple réalisé en acier ou en acier au silicium. Le noyau de rotor 33 a une forme cylindrique et est muni d’un passage traversant axial 34 à travers lequel s’étend l’arbre d’entraînement 32. Le noyau de rotor 33 peut par exemple être formé par un empilement d’éléments en feuille constitués de matériau magnétique.
Le noyau de rotor 33 est muni de trous de réception 35, et le rotor 33 comporte en outre des éléments en forme de barre 36 montés dans les trous de réception 35 et s’étendant à travers le noyau de rotor 33. Chacun des éléments en forme de barre 36 s’étend sensiblement parallèlement à l’axe de rotation A de l’arbre d’entraînement 32. Avantageusement, chacun des trous de réception 35 est une fente de réception qui s’étend sur toute la longueur axiale du noyau de rotor 33.
Selon le mode de réalisation montré sur les figures 1 à 3, le rotor 33 est un rotor bipolaire et a un axe direct d, également appelé axe d, qui correspond à une direction de réluctance minimale et un axe en quadrature q, également appelé axe q, qui correspond à une direction de réluctance maximale. En particulier, chaque élément en forme de barre 36 s’étend transversalement à l’axe direct d, et sensiblement dans la direction de l’axe en quadrature q. Selon le mode de réalisation montré sur les figures 1 à 3, chaque élément en forme de barre 36 est constitué de matériau non magnétique électriquement conducteur, et par exemple d’aluminium, et chacun des trous de réception 35 est sensiblement entièrement rempli avec un élément respectif des éléments en forme de barre 36. Les éléments en forme de barre 36 sont électriquement reliés les uns aux autres au niveau des faces d’extrémité axiales du rotor 33, par exemple par des anneaux de court-circuit 39, pour former une cage d’écureuil.
Les éléments en forme de barre 36 comportent un premier ensemble d’éléments en forme de barre associé à un premier pôle de rotor et un deuxième ensemble d’éléments en forme de barre associé à un deuxième pôle de rotor, les premier et deuxième ensembles d’éléments en forme de barre étant situés sur les deux côtés de l’axe en quadrature q respectivement et étant symétriquement agencés par rapport à l’axe en quadrature q. Chacun des premier et deuxième ensembles peut comporter des éléments en forme de barre agencés à des intervalles le long de l’axe direct d.
Avantageusement, les éléments en forme de barre 36 comportent en outre des éléments en forme de barre s’étendant le long de l’axe en quadrature q, et s’étendant ainsi radialement par rapport à l’axe de rotation de l’arbre d’entraînement 32.
Selon le mode de réalisation montré sur les figures 1 à 3, au moins un bord extérieur de chaque élément en forme de barre 36 est situé près d’une surface extérieure 37 du noyau de rotor 33, et certains des éléments en forme de barre 36 sont droits (à savoir les éléments en forme de barre qui s’étendent radialement) et certains des éléments en forme de barre 36 sont incurvés, et ont par exemple une forme arquée (à savoir les éléments en forme de barre étant distants de l’axe en quadrature q).
La figure 4 représente un compresseur à spirales 2 selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention qui diffère du premier mode de réalisation montré sur les figures 1 à 3 essentiellement en ce que l’unité de compression 7 ne comporte pas de soupape anti-retour interne 18 fixée à la plaque d’extrémité fixe 11 de la volute fixe 8 et située au niveau de la deuxième extrémité de passage du passage de refoulement 16.
La figure 5 représente un rotor 29 du compresseur à spirales 2 selon un troisième mode de réalisation de la présente invention qui diffère du premier mode de réalisation montré sur les figures 1 à 3 essentiellement en ce que le rotor 29 est un rotor tétrapolaire, et en ce que chacun des trous de réception 35 n’est que partiellement rempli avec un élément respectif des éléments en forme de barre 36. Avantageusement, chacun des éléments en forme de barre 36 est situé près de la surface extérieure 37 du noyau de rotor 33.
La figure 6 représente un rotor 29 du compresseur à spirales 2 selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention qui diffère du troisième mode de réalisation montré sur la figure 4 essentiellement en ce que le noyau de rotor 33 est muni de trous de blocage de flux 38 distincts des trous de réception 35 et en ce que chacun des éléments en forme de barre 36 est situé près de la surface extérieure 37 du noyau de rotor 33. Avantageusement, chacun des trous de blocage de flux 38 peut être une fente de blocage de flux s’étendant sensiblement parallèlement à l’axe de rotation A de l’arbre d’entraînement 32 et sur toute la longueur axiale du noyau de rotor 33. Selon ledit mode de réalisation de l’invention, chacun des trous de réception 35 est entièrement rempli avec un élément respectif des éléments en forme de barre 36.
La figure 7 représente un rotor 29 du compresseur à spirales 2 selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention qui diffère du quatrième mode de réalisation montré sur la figure 6 essentiellement en ce que le rotor 29 est un rotor bipolaire.
Évidemment, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus à titre d’exemples non limitatifs, mais au contraire, elle en englobe tous ses modes de réalisation.

Claims (12)

  1. Compresseur à spirales (2) comportant:
    - un carter hermétique (3) muni d’une entrée d’aspiration (4) configurée pour alimenter le compresseur à spirales (2) en fluide frigorigène à comprimer,
    - une unité de compression (7) agencée à l’intérieur du carter hermétique (3) et configurée pour comprimer le fluide frigorigène alimenté par l’entrée d’aspiration (4), l’unité de compression (7) comportant une volute fixe (8) ayant une plaque d’extrémité fixe (11) et un enroulement en spirale fixe (12) s’étendant depuis la plaque d’extrémité fixe (11), et une volute orbitante (9) ayant une plaque d’extrémité orbitante (13) et un enroulement en spirale orbitant (14) s’étendant depuis la plaque d’extrémité orbitante (13), l’enroulement en spirale orbitant (14) de la volute orbitante (9) s’engrenant avec l’enroulement en spirale fixe (12) de la volute fixe (8) pour former des chambres de compression (15),
    - une chambre de refoulement (17) partiellement définie par le carter hermétique (3) et configurée pour recevoir le fluide frigorigène comprimé par l’unité de compression (7),
    - une sortie de refoulement (5) prévue sur le carter hermétique (3) et configurée pour refouler le fluide frigorigène comprimé par l’unité de compression (7) à l’extérieur du compresseur à spirales (2),
    - au moins un passage de dérivation (21) formé dans la plaque d’extrémité fixe (11) de la volute fixe (8) et configuré pour relier fluidiquement une chambre de compression intermédiaire (15.2) des chambres de compression (15) à la chambre de refoulement (17),
    - au moins une soupape de refoulement intermédiaire (22) associée à l’au moins un passage de dérivation (21) et comportant un élément de soupape (23) mobile entre une position de fermeture dans laquelle un écoulement de fluide entre la chambre de compression intermédiaire (15.2) et la chambre de refoulement (17) est empêché et une position d’ouverture dans laquelle un écoulement de fluide entre la chambre de compression intermédiaire (15.2) et la chambre de refoulement (17) est autorisé,
    - un arbre d’entraînement (32) configuré pour entraîner la volute orbitante (9) de l’unité de compression (7) dans un mouvement orbital, l’arbre d’entraînement (32) pouvant tourner autour d’un axe de rotation (A),
    - un moteur électrique (28) configuré pour entraîner en rotation l’arbre d’entraînement (32) autour de l’axe de rotation (A), le moteur électrique (28) comportant un rotor (29) qui est couplé à l’arbre d’entraînement (32) et un stator (31) qui est disposé autour du rotor (29),
    dans lequel le moteur électrique (28) est un moteur à réluctance synchrone à démarrage direct sur le réseau.
  2. Compresseur à spirales (2) selon la revendication 1, comportant en outre une soupape de refoulement anti-retour (24) fixée au carter hermétique (3) et située à proximité de la sortie de refoulement (5), la soupape de refoulement anti-retour (24) étant reliée fluidiquement à la chambre de refoulement (17) et étant configurée pour permettre un écoulement de fluide uniquement de la chambre de refoulement (17) vers la sortie de refoulement (5).
  3. Compresseur à spirales (2) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’unité de compression (7) comporte un passage de refoulement (16) formé dans la plaque d’extrémité fixe (11) de la volute fixe (8) et configuré pour relier fluidiquement une chambre de compression centrale (15.1) des chambres de compression (15) à la chambre de refoulement (17), le compresseur à spirales (2) comportant en outre une soupape anti-retour interne (18) ayant un élément de fermeture (19) mobile entre une première position dans laquelle un écoulement de fluide entre la chambre de compression centrale (15.1) et la chambre de refoulement (17) est empêché et une deuxième position dans laquelle un écoulement de fluide entre la chambre de compression centrale (15.1) et la chambre de refoulement (17) est autorisé.
  4. Compresseur à spirales (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le rotor (29) comporte un noyau de rotor (33) muni de trous de réception (35), et d’éléments en forme de barre (36) montés dans les trous de réception (35) et s’étendant à travers le noyau de rotor (33), chaque élément en forme de barre (36) étant constitué de matériau électriquement conducteur.
  5. Compresseur à spirales (2) selon la revendication 4, dans lequel chaque élément en forme de barre (36) est constitué de matériau non magnétique électriquement conducteur.
  6. Compresseur à spirales (2) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel chacun des éléments en forme de barre (36) s’étend sensiblement parallèlement à l’axe de rotation (A) de l’arbre d’entraînement (32).
  7. Compresseur à spirales (2) selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel le rotor (29) a un axe direct et un axe en quadrature, chacun des éléments en forme de barre (36) s’étendant transversalement à l’axe direct.
  8. Compresseur à spirales (2) selon l’une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel le noyau de rotor est formé par un empilement d’éléments en feuille.
  9. Compresseur à spirales (2) selon l’une quelconque des revendications 4 à 8, dans lequel le noyau de rotor (33) est muni de trous de blocage de flux (38) distincts des trous de réception (35).
  10. Compresseur à spirales (2) selon l’une quelconque des revendications 4 à 9, dans lequel chacun des trous de réception (35) n’est que partiellement rempli avec au moins l’un des éléments en forme de barre (36) afin de définir une partie de blocage de flux.
  11. Compresseur à spirales (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel un entrefer est défini entre le stator (31) et le rotor (29).
  12. Compresseur à spirales (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel le rotor (29) est un rotor bipolaire.
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