ITTO990062U1

ITTO990062U1 - INTEGRATED CONTROL BLOCK MOTOR.

Info

Publication number: ITTO990062U1
Application number: IT1999TO000062U
Authority: IT
Inventors: Olivier Ploix
Original assignee: Sagem
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1999-04-16
Publication date: 2000-10-16
Also published as: FR2777608A1; IT250629Y1; DE29907338U1; FR2777608B1

Description

DESCRIZIONE del modello di utilità dal titolo "MOTOVENTILATORE A BLOCCO DI COMANDO INTEGRATO" DESCRIPTION of the utility model entitled "MOTOR FAN WITH INTEGRATED CONTROL BLOCK"

In un autoveicolo il motore viene raffreddato mediante un ventilatore frontale la cui velocità di rotazione è regolata da un blocco di circuiti di comando allo scopo di adattare questa velocità alla necessità di raffreddamento del motore. Quest'ultimo può così funzionare alla temperatura ottimale di consegna . In a motor vehicle, the engine is cooled by means of a front fan whose rotation speed is regulated by a block of control circuits in order to adapt this speed to the cooling needs of the engine. The latter can thus operate at the optimum delivery temperature.

Il blocco di comando comprende m uscita un circuito di potenza, per l’alimentazione del ventilatore, che è comandato per fornire un'energia elettrica che van a con lo scostamento tra la temperatura effettiva del motore e la temperatura di consegna . The control block includes a power circuit at the output, for powering the fan, which is controlled to supply an electrical energy that goes with the deviation between the actual temperature of the motor and the delivery temperature.

Il circuito di potenza è costituito da un circuito a parzializzazione, o chopper, che funziona m modo ciclico. In un ciclo, o periodo elementare di alimentazione, il chopper lascia passare solo un impulso di corrente di alimentazione del ventilatore con durata regolabile e interrompe poi qualsiasi alimentazione fino all'inizio del ciclo successivo. La regolazione della durata degli impulsi per mezzo degli altri circuiti di comando di regolazione di temperatura permette così di far variare la potenza media applicata al ventilatore e dunque la velocità del flusso d'aria che esso fa circolare. The power circuit consists of a chopper circuit, which operates in a cyclic mode. In one cycle, or elementary period of power supply, the chopper lets through only one impulse of power supply of the fan with adjustable duration and then cuts off any power supply until the start of the next cycle. The regulation of the pulse duration by means of the other temperature regulation control circuits thus makes it possible to vary the average power applied to the fan and therefore the speed of the air flow that it circulates.

Poiché il ventilatore è così alimentato da impulsi con corrente massima, il chopper dissipa a sua volta un'energia termica relativamente grande quando gli impulsi occupano quasi tutto il loro ciclo. Occorre dunque che esso possa essere raffreddato. D'altra parte la regolazione mediante parzializzazione della corrente genera una potente radiazione elettromagnetica suscettibile di perturbare 1 circuiti elettrici di comando o di sorveglianza del motore. Reciprocamente le scintille alle candele sono una sorgente di radiazione suscettibile di perturbare 1 circuiti che comandano il chopper. Since the fan is thus powered by pulses with maximum current, the chopper in turn dissipates a relatively large thermal energy when the pulses occupy almost their entire cycle. It therefore needs to be able to be cooled. On the other hand, the regulation by means of partialization of the current generates a powerful electromagnetic radiation which is capable of disturbing the electric control or monitoring circuits of the motor. On the other hand, the sparking of the plugs is a source of radiation which is capable of perturbing the circuits which control the chopper.

Per queste ragioni il blocco di comando del ventilatore era ospitato, a distanza dal ventilatore, in una scatola disposta ad un livello basso della calandra e un cavo schermato col egava il chopper al ventilatore. For these reasons the fan control block was housed, at a distance from the fan, in a box arranged at a low level of the grille and a shielded cable connected the chopper to the fan.

Tuttavia tale disposizione non è soddisfacente. However, this provision is not satisfactory.

Infatti il raffreddamento del chopper dipende dalla velocità del veicolo. Quando quest'ultimo è quasi immobilizzato in ingorghi della circolazione, il chopper è raffreddato molto male. Occorre dunque sovradimensionarlo se si vuole evitare la sua distruzione. In fact, the cooling of the chopper depends on the speed of the vehicle. When the latter is almost immobilized in traffic jams, the chopper is very badly cooled. It is therefore necessary to oversize it if we want to avoid its destruction.

La presente invenzione ha lo scopo di proporre un'altra soluzione. The present invention has the purpose of proposing another solution.

A questo scopo l'invenzione riguarda un blocco di comando di un motoventilatore per motore di autoveicolo, che genera un flusso di aria ambiente di raffreddamento di un motore, integrato al motoventilatore e disposto almeno parzialmente nel percorso del flusso d'aria del motoventilatore, blocco caratterizzato dal fatto che esso comprende una scheda con circuito stampato integrata al motoventilatore in modo sostanzialmente centrato su un albero di questo, scheda che porta un gruppo con spazzole del motoventilatore e che si estende m un piano radiale del motoventilatore e che comprende una protuberanza che porta dei circuiti di alimentazione del motoventilatore. For this purpose, the invention relates to a control block of a motor-driven fan for a motor vehicle engine, which generates a flow of ambient air for cooling an engine, integrated with the motor-driven fan and arranged at least partially in the path of the air flow of the motor-driven fan. characterized in that it comprises a printed circuit board integrated with the motor fan in a manner substantially centered on a shaft of this, board which carries a group with brushes of the motor fan and which extends into a radial plane of the motor fan and which comprises a protuberance which carries of the power supply circuits of the motor fan.

Così, la scheda essendo integrata al motoventilatore in una zona centrata sul suo albero e formando dunque un gruppo compatto, i collegamenti che alimentano le spazzole sono relativamente brevi, ciò che limita l'effetto di antenna e dunque il livello delle radiazioni emesse da commutazioni di corrente al livello delle spazzole ed evita o semplifica ì problemi di filtraggio delle tensioni parassite. Inoltre, poiché 1 circuiti di alimentazione sono portati da una protuberanza della scheda, essi sono meglio ventilati. Il gruppo integrato è così ad autoprotezione termica poiché il ventilatore raffredda il suo blocco di comando. C'è da notare che l'intensità del flusso di raffreddamento, asservita alla sola temperatura del motore del veicolo, è tuttavia perfettamente adattata alla necessità di raffreddamento del blocco di comando. Infatti qualsiasi supplemento di energia elettrica, fornito al ventilatore affinché esso acceleri allo scopo di raffreddare più energicamente il motore del veicolo, si traduce in un aumento della velocità del flusso d'aria, che compensa dunque l'aumento di riscaldamento del chopper. Thus, the board being integrated into the motor fan in an area centered on its shaft and thus forming a compact group, the connections that feed the brushes are relatively short, which limits the antenna effect and therefore the level of radiation emitted by switching current at the level of the brushes and avoids or simplifies the problems of filtering parasitic voltages. Also, since the power circuits are carried by a protuberance of the board, they are better ventilated. The integrated unit is thus thermally self-protected since the fan cools its control block. It should be noted that the intensity of the cooling flow, enslaved only by the temperature of the vehicle engine, is however perfectly adapted to the cooling needs of the control block. In fact, any additional electricity supplied to the fan so that it accelerates in order to cool the vehicle's engine more energetically results in an increase in the speed of the air flow, which therefore compensates for the increased heating of the chopper.

L'invenzione sarà compresa meglio per mezzo della descrizione seguente di una forma di attuazione preferita del blocco di comando integrato al motoventilatore dell'invenzione, con riferimento al disegno allegato sul quale: The invention will be better understood by means of the following description of a preferred embodiment of the control block integrated with the motor fan of the invention, with reference to the attached drawing on which:

- la figura 1 è una vista in prospettiva di una scheda di circuito stampato del blocco di comando del motoventilatore, montata integrata su questo, - la figura 2 è una vista molto schematica, dall'alto, del motoventilatore con il blocco di comando, e - figure 1 is a perspective view of a printed circuit board of the control block of the motor fan, mounted integrated thereon, - figure 2 is a very schematic view, from above, of the motor fan with the control block, and

- la figura 3 è una vista assiale degli elementi delle figure 1 e 2. Figure 3 is an axial view of the elements of Figures 1 and 2.

La scheda di riferimento 1, montata verticalmente nel vano motore di un autoveicolo, nella parte anteriore del blocco motore, porta i componenti di un blocco di comando di un motoventilatore 10 (figura 3) di cui sono rappresentati sulla figura 1 l'estremità di albero 11 che porta un collettore 12 con due coppie di poli che attraversa una luce circolare della scheda 1 per venire in contatto con quattro spazzole del motoventilatore, che fanno parte di un gruppo 13 con spazzole portato sulla scheda 1 i cui portaspazzole non sono stati rappresentati. La scheda 1 si estende m un piano sostanzialmente radiale rispetto all'asse dell'estremità di albero 11 e fa dunque parte integrante del motoventilatore poiché porta le spazzole 13 di esso. The reference card 1, mounted vertically in the engine compartment of a motor vehicle, in the front part of the engine block, carries the components of a control block of a motor fan 10 (figure 3) of which the shaft end is represented on figure 1 11 which carries a collector 12 with two pairs of poles which passes through a circular opening of the board 1 to come into contact with four brushes of the motor fan, which are part of a group 13 with brushes carried on the board 1 whose brush holders have not been shown. The board 1 extends in a substantially radial plane with respect to the axis of the shaft end 11 and is therefore an integral part of the motor fan since it carries the brushes 13 thereof.

Il motoventilatore è dunque di fatto costituito dal motore elettrico (con pale) 10 a collettore 12 e dal gruppo con spazzole 13 portato dalla scheda 1. Sono gli altri componenti di questa che sono stati aggiunti per comandare il motoventilatore 10, 12. Per la semplicità dell'esposizione si utilizzerà tuttavia unicamente il riferimento 10 per il motoventilatore. The motor fan is therefore in fact constituted by the electric motor (with blades) 10 with collector 12 and by the group with brushes 13 carried by card 1. These are the other components of this that have been added to control the motor fan 10, 12. For simplicity however, only reference 10 for the motor fan will be used on the display.

La scheda 1 porta un connettore 2 di alimentazione a batteria dei suoi diversi circuiti e in particolare di un gruppo chopper di potenza che comprende un toro 3 che porta degli avvolgimenti di alimentazione delle spazzole 13, alimentati attraverso dei transistori di potenza 4. Questi sono a loro volta comandati da circuiti di regolazione della larghezza di impulsi ciclici (PWM) di sbloccaggio dei transistori 4, con il sequenziamento voluto tra di loro. Questi circuiti di regolazione sono a loro volta asserviti dalla temperatura rilevata sul motore del veicolo. Maggiori particolari sulla regolazione di temperatura del motore sono inutili qui poiché questa è ben nota e poiché ciò non è l'oggetto dell'invenzione. The board 1 carries a battery power connector 2 of its various circuits and in particular of a power chopper group which comprises a torus 3 which carries the power supply windings of the brushes 13, fed through power transistors 4. These are a in turn controlled by loops for adjusting the width of cyclic pulses (PWM) for unlocking the transistors 4, with the desired sequencing between them. These control circuits are in turn enslaved by the temperature detected on the vehicle engine. More details on engine temperature regulation are unnecessary here as this is well known and as this is not the subject of the invention.

La scheda 1 si presenta globalmente sotto una forma approssimativamente circolare con rientranze e luci di passaggio di flusso d'aria. Essa è centrata sostanzialmente sull'albero 11 del motoventilatore 10 e si estende fino in corrispondenza di una parete cilindrica 22 di gabbia, a sua volta contenuta all'interno di una parete cilindrica rotativa 21 con asse parallelo al suo. Sulla parete 21 sono montate le pale del motoventilatore 10, queste trovandosi proprio al di sotto della rappresentazione di questo sulla figura 3 e rimescolando una sezione di aria ben più grande di quella della scheda 1 e inglobando questa. The board 1 is globally presented in an approximately circular shape with recesses and ports for the passage of air flow. It is substantially centered on the shaft 11 of the motor fan 10 and extends as far as a cylindrical cage wall 22, which is in turn contained within a rotating cylindrical wall 21 with an axis parallel to it. The blades of the motor fan 10 are mounted on the wall 21, these being just below the representation of the latter in Figure 3 and mixing a much larger section of air than that of the board 1 and incorporating this.

La scheda 1 comprende inoltre una protuberanza radiale 5, qui sostanzialmente su un quarto della sua periferia opposta alla generatrice di quasi contatto dei cilindri 21 e 22, protuberanza 5 che porta gli elementi di potenza 3 e 4 e il connettore 2. The board 1 also comprises a radial protuberance 5, here substantially on a quarter of its periphery opposite the quasi-contact generator of the cylinders 21 and 22, protuberance 5 which carries the power elements 3 and 4 and the connector 2.

In funzionamento le pale del motoventilatore 10 producono una sovrapressione nella zona situata sotto la scheda 1 (figura 3), in cui si trova il motore del veicolo. In particolare l'aria ambiente al livello dei componenti di potenza 3 e 4 si trova soffiata nella carenatura di elica 21, come è illustrato dalle frecce FO e FI della figura 3. Così ι componenti di potenza 3 e 4 si trovano nel flusso d'aria generato dal motoventilatore 10 e sono dunque raffreddati. In operation, the blades of the motor fan 10 produce an overpressure in the area located under the board 1 (Figure 3), in which the vehicle engine is located. In particular, the ambient air at the level of the power components 3 and 4 is blown into the propeller fairing 21, as illustrated by the arrows FO and FI of Figure 3. Thus the power components 3 and 4 are in the flow of air generated by the motor fan 10 and are therefore cooled.

Qui è inoltre previsto un radiatore 6 riportato al livello della parte 5 per ridurre la resistenza termica dei componenti di potenza 3 e 4 rispetto al flusso d'aria. Le alette di questo sono così lambite dal flusso d'aria del ventilatore 10. Also provided here is a radiator 6 brought back to the level of part 5 to reduce the thermal resistance of the power components 3 and 4 with respect to the air flow. The fins of this are thus lapped by the air flow of the fan 10.

I collegamenti per forte corrente (2, 3, 4, 13) sono realizzati con piste di rame con spessore maggiore di 0,2 mm, qui 0,4 mm. The connections for high current (2, 3, 4, 13) are made with copper tracks with a thickness greater than 0.2 mm, here 0.4 mm.

Allo scopo di limitare l’emissione di tensioni parassite di commutazione nelle spazzole 13, è previsto un filtraggio mediante integrazione tramite un condensatore 14. Inoltre i componenti elettrici o elettronici sensibili della scheda 1 sono disposti a distanza dalle spazzole 13, cioè nella zona 5. In order to limit the emission of parasitic switching voltages in the brushes 13, filtering is provided by integration through a capacitor 14. In addition, the sensitive electrical or electronic components of the board 1 are arranged at a distance from the brushes 13, i.e. in the area 5.

La figura 2 è una vista dal basso delle figure 1 e 3 che illustra la disposizione relativa dei diversi elementi sopra menzionati. Figure 2 is a bottom view of Figures 1 and 3 illustrating the relative arrangement of the different elements mentioned above.

Claims

CLAIMS 1. Control block (1, 2, 3, 4) of a motor fan (10) for a motor vehicle engine, which generates a flow of ambient air (F0, FI) for cooling an engine, integrated with the motor fan (10) and arranged at least partially in the path of the air flow (F0, FI) of the motor fan (10), block characterized in that it comprises a printed circuit board (1) integrated with the motor fan (10) substantially centered on a shaft ( 11) of this, the board (1) carrying a group with brushes (13) of the motor fan (10) and extending in a radial plane of the motor fan (10) and including a protuberance (5) which carries circuits (3, 4) power supply of the motor fan (10).

Control block according to claim 1, in which the group with brushes (13) is associated with a capacitor (14) for filtering parasitic voltages.

Control block according to one of claims 1 and 2, in which the projection (5) carries a radiator (6) for cooling power components (4) arranged in the path of the air flow (F0, FI).

Control block according to claim 3, wherein the radiator (6) comprises fins extending radially beyond the board (5).

Control block according to one of claims 1 to 4, in which the card (1) comprises conductive tracks with a thickness greater than 0.2 mm.