WO2001010280A1 - Ensemble d'aspiration - Google Patents

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WO2001010280A1
WO2001010280A1 PCT/FR2000/002150 FR0002150W WO0110280A1 WO 2001010280 A1 WO2001010280 A1 WO 2001010280A1 FR 0002150 W FR0002150 W FR 0002150W WO 0110280 A1 WO0110280 A1 WO 0110280A1
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WO
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rotor
suction assembly
assembly according
air
common support
Prior art date
Application number
PCT/FR2000/002150
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English (en)
Inventor
José Herrada
Paul Dancer
Original Assignee
Seb S.A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L5/00—Structural features of suction cleaners
    • A47L5/12—Structural features of suction cleaners with power-driven air-pumps or air-compressors, e.g. driven by motor vehicle engine vacuum
    • A47L5/22—Structural features of suction cleaners with power-driven air-pumps or air-compressors, e.g. driven by motor vehicle engine vacuum with rotary fans
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/22—Mountings for motor fan assemblies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D25/0606—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump
    • F04D25/0653—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump the motor having a plane air gap, e.g. disc-type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans

Definitions

  • the present invention relates to a suction assembly
  • a centrifugal vacuum generator driven by an electric motor with electronic commutation which comprises a stator, a rotor and air guiding means, said stator being integral with windings , the latter being able to be wound around respective axes parallel to the axis of rotation of the rotor and arranged at equal angular and radial distances around the axis of rotation of said rotor.
  • the object of the present invention is to increase reliability and reduce the cost of manufacturing a suction assembly by reducing the number of parts.
  • the subject of the present invention is a suction assembly of the aforementioned type, characterized in that said air guiding means and at least certain means for positioning the active parts of said stator relative to said rotor are integral with a common support made of an insulating material.
  • the costs are minimized in an alternative embodiment where the air guide means and at least certain means for positioning the active parts of said stator relative to said rotor form a single piece with the common support.
  • the electronically commutated motor is either of the type according to which the rotor carries permanent magnets distributed equiangularly, or of the variable reluctance type, in which the rotor consists of a magnetic metal circuit.
  • the air guide means are designed and positioned so as to produce the cooling circuit by directing the air flow at the level of the windings.
  • the positioning means that the common support includes can advantageously and without limitation be either means for positioning said windings, or means for positioning the pivoting members of said rotor, or means for receiving electrical connection elements, or still means for fixing to a vacuum cleaner frame, several, or even all of these different means can be combined.
  • the seats of the pivot bearings of the rotor shaft form a single piece with the common support.
  • the seats of the pivot bearings of the shaft of said rotor are an added insert, molded onto the common support.
  • said common support is made of a material capable of being molded or injected.
  • the air guide means and certain positioning means are not only in one piece, but are obtained directly by the molding or injection operation, which guarantees very high precision. and a significantly reduced manufacturing cost.
  • said air guide means have openings made through said common support to communicate its two faces.
  • This variant is particularly advantageous in the case where the air from the vacuum generator passes through the engine to cool it. These openings allow the air leaving the generator to pass through the engine.
  • said permanent magnets of said rotor are arranged on the internal face of a disc or of a magnetic metal ring whose external face is integral with said centrifugal vacuum generator, comprising a ring of air centrifuge blades arranged in a cover provided with a central intake opening coinciding with the center of the ring of blades and at least one peripheral opening.
  • said rotor comprises at least one disc having an annular zone extending outside and / or inside the magnetic metal circuit or permanent magnets carried by this disc and a zone central inside said magnets, zones in which fan fins are provided to form an air circulation intended to supply said cooling circuit of said motor.
  • said rotor comprises two magnetic metal discs respectively disposed opposite the two opposite faces of said common support, the respective internal faces of these discs carrying said permanent magnets, the external face at least one of these discs being integral with said centrifugal vacuum generator which comprises a ring of air centrifugation vanes disposed in a cover provided with a central intake opening coinciding with the center of the vane ring and surrounding the periphery of this vane ring to collect the air.
  • This variant makes it possible to produce a construction in which at least one of the two discs forming the rotor of the drive motor is integral with the centrifugal vacuum generator.
  • the respective external faces of the two discs of said rotor are integral with a centrifugal vacuum generator, each comprising a ring of air centrifugation vanes disposed in a tank provided with a central intake opening coinciding with the center of the ring of blades, and surrounding the periphery of this ring of blades to collect the centrifuged air, the air thus collected by each of said covers of said centrifugal vacuum generators being connected to a separate supply circuit.
  • a centrifugal vacuum generator each comprising a ring of air centrifugation vanes disposed in a tank provided with a central intake opening coinciding with the center of the ring of blades, and surrounding the periphery of this ring of blades to collect the centrifuged air, the air thus collected by each of said covers of said centrifugal vacuum generators being connected to a separate supply circuit.
  • each of the rotor discs When each of the rotor discs is associated with a centrifugal vacuum generator, each of them can be used for a specific task and can then be sized according to the desired characteristics.
  • One can, for example, serve as a source of suction, while the other can be used for cooling the engine.
  • At least one of the pivot bearings of the rotor shaft is a bearing without ball bearings.
  • FIG. 2 is a partial perspective view showing the underside of the common support illustrated in FIG. 1,
  • FIG. 3 is a partially exploded elevation view of this embodiment, the common support illustrated in FIGS. 1 and 2 has been removed,
  • FIG. 4 is a view in axial section of the suction assembly of FIG. 3 with its common support illustrated by FIGS. 1 and 2,
  • FIG. 5 is a view similar to Figure 3 of a variant of this embodiment
  • - Figure 6 is a partial perspective view of a variant illustrating only a motor rotor
  • FIG. 7 is a sectional view of a “bypass” type motor using the variant of FIG. 6.
  • this motor does not have windings on the rotor, which greatly simplifies manufacturing. It can be a variable reluctance type motor, the rotor of which mainly consists of a magnetic metal circuit. Synchronous motors are not however excluded, even if they are less suitable for the intended application.
  • the suction assembly illustrated in FIGS. 1 -4 comprises a common support 1 for elements of the electric motor and for air guiding means.
  • the air guide means allow the cooling of the engine, by their orientation and their construction. It is entirely possible, without departing from the scope of the invention, not to have forced air for cooling the engine, for example by adequate sizing of the latter. The air guidance is then different, but obviously still present.
  • the common support 1 has the shape of a bowl and is illustrated by FIGS. 1 and 2.
  • the center of this common support 1 has a tubular body 2 which extends on both sides of its bottom 1a and which forms at each of its ends a housing 3a, 3b used for fixing the external part of a ball bearing 4a, 4b, the internal part of which is integral with the 'axis of rotation 5 of two respective rotors 6a, 6b ( Figures 3 and 4).
  • Six radial partitions 7 divide the bottom 1a of the common support 1 into six equal sectors at the center of each of which is a winding support 8 ( Figure 2).
  • This embodiment relates to a suction assembly whose electronically commutated motor is cooled by the suction air, that is to say that it relates to a suction assembly that cannot suck only relatively dry air and solid waste.
  • the bottom 1a of the common support 1 has six openings 9 oriented radially and which communicate with the interior of the bowl forming the common support 1. These openings 9 make it possible to guide the air against each partition 7 so that this air can rotate around each winding formed around the winding supports 8 to cool them.
  • the side wall of the bowl forming the common support 1 is crossed by a series of openings 18 oriented substantially tangentially, intended to allow the exit of the cooling air.
  • This common support 1 also comprises, close to the internal face of its side wall, two tubular parts 10 which communicate the interior of the bowl forming the common support 1 with the outside and which are intended for power supply electric windings 1 1 surrounding the winding supports 8 ( Figure 4).
  • the common support 1 also comprises six fixing lugs 12 which are intended to fix the suction assembly in the casing (not shown) of a household vacuum cleaner, by interposing vibration damping supports, intended to prevent the transmission of vibrations to the vacuum cleaner housing.
  • FIGS. 3 and 4 show the rest of the suction assembly object of the present invention.
  • the two rotors 6a, 6b are composed of two magnetic metal discs, for example of mild steel and their respective internal faces carry magnets arranged in rings 14a, respectively 14b and distributed equiangularly around the axis of rotation 5 , facing the stator windings 11.
  • the two rotor discs 6a, 6b made of magnetic material serve to close the magnetic flux of the permanent magnets arranged in rings 14a, 14b.
  • the preferred embodiment of this motor comprises two rotor discs 6a, 6b, because such a motor has better efficiency.
  • the rotor disks 6a, 6b carrying permanent magnets arranged in rings could be replaced by a disk carrying a magnetic metal circuit in the case of a variable reluctance motor.
  • the face of the rotor disc 6a or of the rotor of the variable reluctance motor facing outwards carries a ring of blades 15 preferably covered by a cover 16 which has a central intake opening 17 and which constitutes a generator of centrifugal depression 15, 16.
  • a cover 16 which has a central intake opening 17 and which constitutes a generator of centrifugal depression 15, 16.
  • these blades 15 draw air through the opening 17 which is evacuated by centrifugal force, in the space located between the periphery of the ring of blades 15 and the tarpaulin 16.
  • the blade ring 15 can be fixed or molded directly on the external face of the rotor disk 6a.
  • the common support 1 therefore combines on the one hand the functions of guiding the cooling air leaving the centrifugal vacuum generator 15, 16, for cooling the engine and on the other hand positioning of the stator windings 11 on the winding supports 8.
  • this common support 1 can also play the role of support for the rotor disc (s) 6a, 6b, since it comprises housings 3a, 3b for the bearings 4a, 4b. It can thus be envisaged, without departing from the scope of the present invention, that the seats of the bearings (4a, 4b) or pivot bearings when the bearing has no bearings, of the shaft 5 of the rotor discs 6a, 6b , form a single piece with the common support.
  • This common support 1 can preferably be molded or injected in one piece from an electrical insulating material, in particular a thermoplastic or thermosetting material.
  • the windings 11 can either be wound directly on the winding supports 8 of the common support 1, or preferably, formed on an external mandrel and then placed on the winding supports 8.
  • FIG. 5 differs from the embodiment illustrated by FIGS. 1 -4 by the fact that the external face of the second rotor disk 6b also carries a ring of blades 15b, arranged symmetrically with the ring d 'blades 15a carried by the disc 6a.
  • the air leaving each of these blade rings will be intended to supply a separate circuit, which can be coupled to one another.
  • the two vane rings 15a, 15b could be designed as a function of the characteristics desired for each circuit.
  • One of the blade rings will obviously be intended to supply a suction circuit. It can for example benefit from improved filtration since it is exclusively devoted to this task.
  • FIGS. 6 and 7 essentially relate to a rotor disk 6 * , the peripheral zone surrounding the ring of magnets 14, has fan fins 19 cut out from the sheet of the rotor disk 6 * .
  • the central part of this rotor disc 6 * located inside the ring of magnets 14 also has fan fins 20 cut out from the disc 14.
  • this rotor disc 6 * makes it possible to produce itself the air necessary for cooling the engine. Even if the characteristics of such a fan are not optimal, they are more than sufficient for the intended use.
  • a more conventional rotor 6b carrying a ring of magnets 14b the two rotors 6b and 6 * being located on either side of the winding support 8, as illustrated in FIG. 7.
  • FIG. 7 shows a particularly interesting application of the disc 6 * combining the function of rotor and cooling fan, showing a motor of the "bypass" type, in which it is necessary to have a sealed separation between the interior of the engine and the air entrained by the vacuum generator 15, 16.
  • This engine can be cooled by an air flow produced by the rotor disc 6 * provided with fins 19, 20, as shown in Figure 7 by arrows in bold. This cooling is completely independent of the vacuum generator.
  • this use of the disc 6 * fulfilling a double function of rotor and fan is not exclusively reserved for motors of the "bypass" type. It can also be used primarily or incidentally, in engines of the "through flow” type, in order to make their cooling independent of the volume of air circulating in the suction circuit and which is likely to be reduced very considerably, or even become almost zero, depending on the suction conditions, thus avoiding the risk of overheating the engine.
  • the pivot shaft 5 of the rotor 6a, 6b is pivotally mounted by means of two ball bearings 4a, 4b. These bearings are usually necessary due to overheating transmitted by the rotor shaft, taking into account the speed of rotation> 25000 rpm. and the use of universal type motors.
  • the motor used in the present invention is an electronically commutated motor, without a collector and / or rotor windings
  • the pivot shaft 5 heats up less than in the case of electric motors of the universal type, so that heating transmitted by this shaft to the bearings 4a, 4b decreases. It therefore becomes possible, advantageously, to replace at least one of the ball bearings 4a, 4b with a bearing of a less expensive type.

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Abstract

Cet ensemble d'aspiration comprend un générateur de dépression (15, 16) entraîné par un moteur électrique à commutation électronique, lequel comporte un stator, un rotor et des moyens de guidage d'air (7, 9), ledit stator étant solidaire d'enroulements (11), caractérisé en ce que lesdits moyens de guidage d'air (7, 9) et au moins certain moyens de positionnement (8, 3A, 3B, 10, 13) des parties actives dudit stator par rapport audit rotor (6a, 6b) sont solidaires d'un support commun (1) en un matériau isolant.

Description

ENSEMBLE D'ASPIRATION
La présente invention est relative à un ensemble d'aspiration comprenant, un générateur de dépression centrifuge entraîné par un moteur électrique à commutation électronique, lequel comporte un stator, un rotor et des moyens de guidage d'air, ledit stator étant solidaire d'enroulements, ces derniers pouvant être bobinés autour d'axes respectifs parallèles à l'axe de rotation du rotor et disposés à distances angulaires et radiales égales autour de l'axe de rotation dudit rotor.
Dans les ensembles d'aspiration pour aspirateurs ménagers, il y a une partie électrique et/ou magnétique et une partie relative à l'écoulement d'air, qui peut notamment être utilisée pour le refroidissement du moteur. Ces deux parties comportent chacune des éléments fixes et d'autres mobiles. Dans la plupart des cas, le moteur, d'une part, et le générateur de dépression et les moyens de guidage de l'air, d'autre part, constituent deux entités séparées, bien que l'intégration des aubes du générateur centrifuge de dépression avec le rotor du moteur ait déjà été proposée, dans le but de réduire le nombre de pièces à fabriquer et à monter.
En ce qui concerne la partie fixe du moteur en particulier, les tentatives d'intégration en vue de réduire le nombre des composants sont, soit inexistantes, soit extrêmement limitées et ont par conséquent un effet très réduit quant à la diminution du nombre de pièces en vue d'abaisser les coûts de fabrication et surtout ceux de montage.
Le but de la présente invention est d'augmenter la fiabilité et de réduire le coût de fabrication d'un ensemble d'aspiration par une diminution du nombre de pièces.
A cet effet, la présente invention a pour objet un ensemble d'aspiration du type susmentionné, caractérisé en ce que lesdits moyens de guidage d'air et au moins certains moyens de positionnement des parties actives dudit stator par rapport audit rotor sont solidaires d'un support commun en un matériau isolant. Le fait que les parties actives du rotor et du stator sont positionnées par des moyens de positionnement solidaires des moyens de guidage d'air, permet non seulement de diminuer le nombre de pièces et de réduire les coûts de fabrication et de montage, mais aussi d'améliorer la fiabilité du moteur par une précision accrue du positionnement des éléments actifs du rotor et du stator.
Avantageusement, les coûts sont minimisés dans une variante de réalisation où les moyens de guidage d'air et au moins certains moyens de positionnement des parties actives dudit stator par rapport audit rotor forment une seule et même pièce avec le support commun.
De préférence, le moteur à commutation électronique est soit du type selon lequel le rotor porte des aimants permanents répartis équiangulairement, soit du type à réluctance variable, dans lequel le rotor est constitué par un circuit en métal magnétique.
Avantageusement, les moyens de guidage de l'air sont élaborés et positionnés de manière à réaliser le circuit de refroidissement en orientant le flux d'air au niveau des enroulements.
Les moyens de positionnement que le support commun comporte peuvent avantageusement et non limitativement être, soit des moyens pour le positionnement desdits enroulements, soit des moyens pour le positionnement des organes de pivotement dudit rotor, soit des moyens pour recevoir des éléments de connexion électriques, soit encore des moyens de fixation à un bâti d'aspirateur, plusieurs, voire tous ces différents moyens pouvant être combinés.
Plus le support commun comporte de moyens de positionnement et de fixation, plus l'intégration est poussée, abaissant encore davantage les coûts de production et augmentant simultanément la fiabilité et la précision de positionnement des organes vitaux du moteur.
En particulier, selon l'un des modes de réalisation, les sièges des paliers de pivotement de l'arbre du rotor forment une seule et même pièce avec le support commun. Selon un autre mode de réalisation, les sièges des paliers de pivotement de l'arbre dudit rotor sont un insert rapporté, surmoulé sur le support commun.
Cette configuration, où l'intégration des éléments n'est que partielle, peut se révéler une solution intermédiaire permettant notamment une plus grande variété d'utilisation des supports communs ainsi réalisés, les paliers de pivotement pouvant en effet varier d'une utilisation à une autre.
Avantageusement, ledit support commun est en un matériau susceptible d'être moulé ou injecté.
Selon cette forme d'exécution, les moyens de guidage d'air et certains moyens de positionnement sont non seulement d'une seule pièce, mais sont obtenus directement par l'opération de moulage ou d'injection, ce qui garantit une très grande précision et un coût de fabrication sensiblement réduit.
De préférence, lesdits moyens de guidage d'air comportent des ouvertures ménagées à travers ledit support commun pour faire communiquer ses deux faces.
Cette variante est particulièrement avantageuse dans le cas où l'air du générateur de dépression passe à travers le moteur pour le refroidir. Ces ouvertures permettent de faire passer l'air sortant du générateur dans le moteur.
Selon une autre variante avantageuse de l'invention, lesdits aimants permanents dudit rotor sont disposés sur la face interne d'un disque ou d'un anneau en métal magnétique dont la face externe est solidaire dudit générateur de dépression centrifuge, comprenant un anneau d'aubes de centrifugation d'air disposé dans une bâche munie d'une ouverture centrale d'admission coïncidant avec le centre de l'anneau d'aubes et d'au moins une ouverture périphérique.
Cette variante permet de pousser encore davantage l'intégration de l'ensemble d'aspiration en intégrant le générateur de dépression centrifuge au rotor du moteur. Selon une autre variante de la présente invention, ledit rotor comporte au moins un disque présentant une zone annulaire s'étendant à l'extérieur et/ou à l'intérieur du circuit en métal magnétique ou des aimants permanents portés par ce disque et une zone centrale à l'intérieur desdits aimants, zones dans lesquelles des ailettes de ventilateur sont ménagées pour former une circulation d'air destinée à alimenter ledit circuit de refroidissement dudit moteur.
Cette variante permet de produire tout ou partie de l'air de refroidissement des enroulements du moteur, sans ajouter aucune pièce supplémentaire. Ceci est applicable aussi bien dans les moteurs refroidis par l'air du circuit d'aspiration, que l'on connaît généralement sous le terme de " through flow " et destinés à aspirer de l'air, que dans les moteurs isolés du circuit d'aspiration, utilisés notamment pour les aspirateurs appelés à aspirer de l'eau et connus sous le terme de " by-pass ". Dans ce dernier cas, il est impératif qu'il y ait séparation entre le circuit d'aspiration et celui de refroidissement qui nécessite un ventilateur séparé, ce qui peut alors être obtenu grâce aux ailettes de ventilateur formées sur le rotor lui-même, rendant le refroidissement du moteur indépendant de l'air du générateur de dépression.
Dans le cas des moteurs refroidis par le circuit d'aspiration (through flow), lorsque le conduit d'aspiration est bouché, par exemple par l'aspiration sur un tissu, ou lorsque les éléments filtrants sont colmatés, la quantité d'air refroidissant le moteur diminue fortement et provoque une surchauffe. Ce problème est résolu dans le cas de cette variante, le circuit de refroidissement du moteur étant indépendant de celui d'aspiration.
Selon une autre forme d'exécution avantageuse de cette invention, ledit rotor comporte deux disques en métal magnétique disposés respectivement vis-à-vis des deux faces opposées dudit support commun, les faces internes respectives de ces disques portant lesdits aimants permanents, la face externe d'au moins un de ces disques étant solidaire dudit générateur de dépression centrifuge qui comprend un anneau d'aubes de centrifugation d'air disposé dans une bâche munie d'une ouverture centrale d'admission coïncidant avec le centre de l'anneau d'aubes et entourant la périphérie de cet anneau d'aubes pour recueillir l'air.
Cette variante permet de réaliser une construction dans laquelle au moins un des deux disques formant le rotor du moteur d'entraînement est solidaire du générateur de dépression centrifuge.
De préférence, les faces externes respectives des deux disques dudit rotor sont solidaires d'un générateur de dépression centrifuge, comprenant chacun un anneau d'aubes de centrifugation d'air disposé dans une bâche munie d'une ouverture centrale d'admission coïncidant avec le centre de l'anneau d'aubes, et entourant la périphérie de cet anneau d'aubes pour recueillir l'air centrifugé, l'air ainsi recueilli par chacune desdites bâches desdits générateurs de dépression centrifuge étant relié à un circuit d'alimentation distinct.
Lorsque chacun des disques du rotor est associé à un générateur de dépression centrifuge, chacun d'eux peut être utilisé à une tâche spécifique et peut alors être dimensionne en fonction des caractéristiques désirées. L'un peut par exemple servir de source d'aspiration, tandis que l'autre peut être utilisé pour le refroidissement du moteur.
Avantageusement, au moins un des paliers de pivotement de l'arbre du rotor est un palier sans roulement à billes.
Le remplacement d'au moins un palier à billes par un palier à friction, malgré les vitesses de rotations élevées > 25000 t/min., est rendu possible par le type de moteur utilisé. Ce remplacement d'un palier à billes permet de réduire le coût de fabrication du moteur, sans que ses performances n'en soient affectées pour autant.
L'invention sera mieux comprise à l'étude d'une forme d'exécution et de variantes de l'ensemble d'aspiration objet de la présente invention, décrites ci- après, à titre nullement limitatif et illustrées très schématiquement dans les figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective partielle de cette forme d'exécution illustrant la face supérieure de la partie du moteur formant support commun,
- la figure 2 est une vue en perspective partielle montrant la face inférieure du support commun illustré par la figure 1 ,
- la figure 3 est une vue en élévation partiellement éclatée de cette forme d'exécution dont le support commun illustré par les figures 1 et 2 a été enlevé,
- la figure 4 est une vue en coupe axiale de l'ensemble d'aspiration de la figure 3 avec son support commun illustré par les figures 1 et 2,
- la figure 5 est une vue semblable à la figure 3 d'une variante de cette forme d'exécution, - la figure 6 est une vue en perspective partielle d'une variante illustrant uniquement un rotor du moteur,
- la figure 7 est une vue en coupe d'un moteur type " by-pass " utilisant la variante de la figure 6.
Bien que la description qui suit est faite en relation avec un moteur électrique à commutation électronique dont le rotor porte des aimants permanents, d'autres types de moteurs à commutation électronique peuvent être utilisés. De préférence, ce moteur ne comporte pas d'enroulements sur le rotor, ce qui en simplifie grandement la fabrication. Ce peut être un moteur de type à réluctance variable dont le rotor est principalement constitué d'un circuit en métal magnétique. Les moteurs synchrones ne sont toutefois pas exclus, même si ils se prêtent moins bien à l'application envisagée.
L'ensemble d'aspiration illustré par les figures 1 -4 comporte un support commun 1 à des éléments du moteur électrique et à des moyens de guidage d'air. Dans l'exemple présenté, les moyens de guidage d'air permettent le refroidissement du moteur, de par leur orientation et leur construction. Il est tout à fait envisageable, sans sortir du cadre de l'invention, de ne pas avoir d'air forcé pour le refroidissement du moteur, par exemple par un dimensionnement adéquat de ce dernier. Le guidage de l'air est alors différent, mais bien évidemment, toujours présent.
Le support commun 1 présente une forme de cuvette et est illustré par les figures 1 et 2. Le centre de ce support commun 1 présente un corps tubulaire 2 qui s'étend des deux côtés de son fond 1 a et qui forme à chacune de ses extrémités un logement 3a, 3b servant à la fixation de la partie externe d'un roulement à billes 4a, 4b dont la partie interne est solidaire de l'axe de rotation 5 de deux rotors respectifs 6a, 6b (figures 3 et 4). Six cloisons radiales 7 divisent le fond 1 a du support commun 1 en six secteurs égaux au centre de chacun desquels se trouve un support d'enroulement 8 (figure 2).
Cette forme d'exécution est relative à un ensemble d'aspiration dont le moteur à commutation électronique est refroidi par l'air d'aspiration, c'est-à-dire qu'elle se rapporte à un ensemble d'aspiration ne pouvant aspirer que de l'air relativement sec et des déchets solides. A cet effet, le fond 1 a du support commun 1 comporte six ouvertures 9 orientées radialement et qui communiquent avec l'intérieur de la cuvette formant le support commun 1. Ces ouvertures 9 permettent de guider l'air contre chaque cloison 7 de sorte que cet air peut tourner autour de chaque enroulement formé autour des supports d'enroulements 8 pour les refroidir. La paroi latérale de la cuvette formant le support commun 1 est traversée par une série d'ouvertures 18 orientées sensiblement tangentiellement, destinées à permettre la sortie de l'air de refroidissement.
Ce support commun 1 comporte encore, à proximité de la face interne de sa paroi latérale, deux parties tubulaires 10 qui font communiquer l'intérieur de la cuvette formant le support commun 1 avec l'extérieur et qui sont destinées à l'alimentation en courant électrique d'enroulements 1 1 entourant les supports d'enroulements 8 (figure 4).
Le support commun 1 comporte encore six pattes de fixation 12 qui sont destinées à fixer l'ensemble d'aspiration dans le carter (non représenté) d'un aspirateur ménager, en interposant des supports amortisseurs de vibrations, destinés à empêcher la transmission des vibrations au carter de l'aspirateur.
On peut finalement encore envisager un organe de positionnement 13 d'un capteur, comme par exemple un capteur de position qui peut être utile pour la commande électronique du moteur. Les figures 3 et 4 montrent le reste de l'ensemble d'aspiration objet de la présente invention. Dans cet exemple, les deux rotors 6a, 6b sont composés de deux disques en métal magnétique, par exemple en acier doux et leurs faces respectives internes portent des aimants disposés en anneaux 14a, respectivement 14b et répartis équiangulairement autour de l'axe de rotation 5, face aux enroulements statoriques 11. Les deux disques de rotors 6a, 6b en matériau magnétique servent à fermer le flux magnétique des aimants permanents disposés en anneaux 14a, 14b. La forme d'exécution préférée de ce moteur comporte deux disques rotoriques 6a, 6b, du fait qu'un tel moteur a un meilleur rendement.
Comme on l'a indiqué précédemment, les disques de rotors 6a, 6b porteurs d'aimant permanents disposés en anneaux pourraient être remplacés par un disque porteur d'un circuit en métal magnétique dans le cas d'un moteur à reluctance variable.
La face du disque du rotor 6a ou du rotor du moteur à reluctance variable tournée vers l'extérieur porte un anneau d'aubes 15 recouvert, de préférence, par une bâche 16 qui présente une ouverture centrale d'admission 17 et qui constitue un générateur de dépression centrifuge 15, 16. En tournant, ces aubes 15 aspirent l'air à travers l'ouverture 17 qui s'évacue par la force centrifuge, dans l'espace situé entre la périphérie de l'anneau d'aubes 15 et la bâche 16. Une partie au moins de cet air sortant du générateur de dépression centrifuge 15, 16 est guidé à l'intérieur du moteur par les moyens de guidage 7 et 9 qui ramènent l'air centrifugé vers l'axe de rotation du moteur en le faisant lécher les enroulements statoriques 11 , les aimants 14a, 14b et les disques des rotors 6a, 6b en vue de refroidir le moteur. Des flèches en gras indiquent le trajet de l'air à travers le moteur.
Avantageusement, l'anneau d'aubes 15 peut être fixé ou surmoulé directement sur la face externe du disque rotorique 6a.
Pour l'essentiel, le support commun 1 associe donc d'une part les fonctions de guidage de l'air de refroidissement sortant du générateur de dépression centrifuge 15, 16, pour le refroidissement du moteur et d'autre part de positionnement des enroulements statoriques 11 sur les supports d'enroulements 8. De préférence, ce support commun 1 peut aussi jouer le rôle de support du ou des disques rotoriques 6a, 6b, puisqu'il comporte des logements 3a, 3b pour les roulements 4a, 4b. Il peut ainsi être envisagé, sans sortir du cadre de la présente invention, que les sièges des roulements (4a, 4b) ou paliers de pivotement lorsque le palier n'a pas de roulements, de l'arbre 5 des disques rotoriques 6a, 6b, forment une seule et même pièce avec le support commun.
D'autres éléments de positionnement d'organes tels que ceux mentionnés précédemment peuvent avantageusement être intégrés à ce support commun 1.
Ce support commun 1 peut de préférence être moulé ou injecté d'une seule pièce à partir d'un matériau isolant électrique, notamment une matière thermoplastique ou thermodurcissable. Les enroulements 1 1 peuvent être soit bobinés directement sur les supports d'enroulements 8 du support commun 1 , soit de préférence, formés sur un mandrin extérieur puis placés sur les supports d'enroulements 8.
La variante illustrée par la figure 5 se distingue de la forme d'exécution illustrée par les figures 1 -4 par le fait que la face externe du second disque rotorique 6b porte également un anneau d'aubes 15b, disposé symétriquement à l'anneau d'aubes 15a porté par le disque 6a. L'air sortant de chacun de ces anneaux d'aubes sera destiné à alimenter un circuit distinct, pouvant être couplé l'un à l'autre. Ainsi, chaque circuit d'air séparé ayant une utilisation spécifique, les deux anneaux d'aubes 15a, 15b pourront être conçus en fonction des caractéristiques désirées pour chaque circuit. L'un des anneaux d'aubes sera évidemment destiné à alimenter un circuit d'aspiration. Il pourra par exemple bénéficier d'une filtration améliorée étant donné qu'il est exclusivement dévolu à cette tâche. Quant à l'autre circuit, il peut par exemple servir à former des coussins d'air, à refroidir le moteur, éventuellement aussi à refroidir des batteries dans le cas d'une alimentation par batterie, etc.. Le second circuit peut être couplé au premier, en série ou en parallèle. La variante illustrée par les figures 6 et 7 se rapporte essentiellement à un disque de rotor 6* dont la zone périphérique entourant l'anneau d'aimants 14, présente des ailettes de ventilateur 19 découpées dans la tôle du disque de rotor 6*. La partie centrale de ce disque de rotor 6* située à l'intérieur de l'anneau d'aimants 14 présente également des ailettes de ventilateur 20 découpées dans le disque 14. Grâce à cette variante, ce disque de rotor 6* permet de produire lui-même l'air nécessaire au refroidissement du moteur. Même si les caractéristiques d'un tel ventilateur ne sont pas optimales, elles suffisent amplement à l'utilisation recherchée. Sur ces figures, est également présenté un rotor 6b, plus classique, portant un anneau d'aimants 14b, les deux rotors 6b et 6* étant situés de part et d'autre du support d'enroulement 8, comme illustré figure 7.
En effet, une application particulièrement intéressante du disque 6* combinant la fonction de rotor et de ventilateur de refroidissement est illustrée par la figure 7, montrant un moteur du type " by-pass ", dans lequel il est nécessaire d'avoir une séparation étanche entre l'intérieur du moteur et l'air entraîné par le générateur de dépression 15, 16. Une telle séparation est nécessaire pour des aspirateurs utilisables pour aspirer de l'eau. De ce fait, ce moteur peut être refroidi par une circulation d'air produite par le disque du rotor 6* muni d'ailettes 19, 20, comme indiqué sur la figure 7 par des flèches en gras. Ce refroidissement est complètement indépendant du générateur de dépression.
Comme mentionné précédemment, cette utilisation du disque 6* remplissant une double fonction de rotor et de ventilateur n'est pas exclusivement réservée aux moteurs du type " by-pass ". Elle peut aussi avoir une utilité à titre principal ou accessoire, dans les moteurs du type " through flow ", afin de rendre leur refroidissement indépendant du volume d'air circulant dans le circuit d'aspiration et qui est susceptible de se réduire très fortement, voire de devenir quasi nul, suivant les conditions d'aspiration, évitant alors les risques de surchauffe du moteur.
Dans les diverses variantes qui précèdent, l'arbre de pivotement 5 du rotor 6a, 6b est monté pivotant par l'intermédiaire de deux roulements à billes 4a, 4b. Ces roulements sont habituellement nécessaires en raison de échauffement transmis par l'arbre du rotor, compte tenu de la vitesse de rotation > 25000 t/min. et de l'utilisation de moteurs de type universel. Compte tenu du fait que le moteur utilisé dans la présente invention est un moteur à commutation électronique, sans collecteur et/ou enroulements rotoriques, l'arbre de pivotement 5 s'échauffe moins que dans le cas des moteurs électrique de type universel, de sorte que échauffement transmis par cet arbre aux paliers 4a, 4b diminue. Il devient dès lors envisageable, de manière avantageuse, de remplacer au moins un des roulements à billes 4a, 4b par un palier d'un type moins cher.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Ensemble d'aspiration comprenant un générateur de dépression (15, 16) entraîné par un moteur électrique à commutation électronique, lequel comporte un stator, un rotor et des moyens de guidage d'air (7, 9), ledit stator étant solidaire d'enroulements (1 1 ), caractérisé en ce que lesdits moyens de guidage d'air (7, 9) et au moins certains moyens de positionnement (8, 3a, 3b, 10, 13) des parties actives dudit stator par rapport audit rotor (6a, 6b, 6*) sont solidaires d'un support commun (1 ) en un matériau isolant.
2. Ensemble d'aspiration selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de guidage d'air (7, 9) et au moins certains moyens de positionnement (8, 3a, 3b, 10, 13) des parties actives dudit stator par rapport audit rotor (6a, 6b, 6*) forment une seule et même pièce avec le support commun.
3. Ensemble d'aspiration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les enroulements sont bobinés autour d'axes respectifs parallèles à l'axe de rotation du rotor (6a, 6b, 6*) et disposés à distances angulaires et radiales égales autour de l'axe de rotation (5) dudit rotor (6a, 6b, 6*).
4. Ensemble d'aspiration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rotor est constitué d'un circuit en métal magnétique.
5. Ensemble d'aspiration selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le rotor porte des aimants permanents (14a, 14b) répartis équiangulairement.
6. Ensemble d'aspiration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de guidage d'air forment un circuit de refroidissement du moteur.
7. Ensemble d'aspiration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit support commun (1 ) comporte des moyens (8) pour le positionnement desdits enroulements (11).
8. Ensemble d'aspiration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit support commun (1 ) comporte des moyens (3a, 3b) pour le positionnement de l'axe de rotation (5) dudit rotor (6a, 6b, 6*).
9. Ensemble d'aspiration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit support commun (1) comporte des moyens (10) pour recevoir des éléments de connexion électrique.
10. Ensemble d'aspiration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit support commun (1) est en un matériau susceptible d'être moulé ou injecté.
11. Ensemble d'aspiration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit support commun (1) comporte des moyens de fixation (12) à un bâti d'aspirateur.
12. Ensemble d'aspiration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de guidage d'air (7, 9) comportent des ouvertures (9) ménagées à travers ledit support commun (1 ) pour faire communiquer ses deux faces.
13. Ensemble d'aspiration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits aimants permanents (14a, 14b) ou ledit circuit magnétique dudit rotor (6a, 6b, 6*) sont disposés sur la face interne d'un disque ou d'un anneau en métal magnétique (6a, 6b, 6*) dont la face externe est solidaire dudit générateur de dépression centrifuge (15), comprenant un anneau d'aubes de centrifugation d'air (15, 15a, 15b) disposé dans une bâche (16), munie d'une ouverture centrale d'admission
(17) coïncidant avec le centre de l'anneau d'aubes (15, 15a, 15b) et entourant la périphérie de cet anneau d'aubes pour recueillir l'air centrifugé.
14. Ensemble d'aspiration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit rotor comporte au moins un disque (6*) présentant une zone annulaire s'étendant à l'extérieur et/ou à l'intérieur du circuit en métal magnétique ou des aimants permanents (14) portés par ce disque (6*) et une zone centrale à l'intérieur desdits aimants (14) dans lesquelles des ailettes de ventilateur (19, 20) sont ménagées pour former une circulation d'air destinée à alimenter ledit circuit de refroidissement dudit moteur.
15. Ensemble d'aspiration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit rotor comporte deux disques (6a, 6b) en métal magnétique disposés respectivement vis-à-vis des deux faces opposées dudit support commun (1), les faces internes respectives de ces disques
(6a, 6b) portant lesdits aimants permanents (14a, 14b), la face externe d'au moins un de ces disques (6a, 6b) étant solidaire dudit générateur de dépression centrifuge qui comprend un anneau d'aubes de centrifugation d'air (15, 15a, 15b) disposé dans une bâche (16) munie d'une ouverture centrale d'admission (17) coïncidant avec le centre de l'anneau d'aubes
(15, 15a, 15b) et entourant la périphérie de cet anneau d'aubes pour recueillir l'air centrifugé.
16. Ensemble d'aspiration selon l'une des revendications 12 et 13, caractérisé en ce que les faces externes respectives des deux disques (6a, 6b) dudit rotor sont solidaires d'un générateur de dépression centrifuge, comprenant chacun un anneau d'aubes de centrifugation d'air (15a, 15b) disposé dans une bâche (16) munie d'une ouverture centrale d'admission (17) coïncidant avec le centre de l'anneau d'aubes (15a, 15b) et entourant la périphérie de cet anneau d'aubes pour recueillir l'air centrifugé, l'air ainsi recueilli par chacune desdites bâches (16) desdits générateurs de dépression centrifuge étant relié à un circuit d'alimentation distinct.
17. Ensemble d'aspiration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les sièges des paliers de pivotement (4a, 4b) de l'arbre (5) dudit rotor (6a, 6b) forment une seule et même pièce avec le support commun.
18. Ensemble d'aspiration selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que les sièges des paliers de pivotement (4a, 4b) de l'arbre (5) dudit rotor (6a, 6b) sont un insert rapporté, surmoulé sur le support commun.
19. Ensemble d'aspiration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un des paliers de pivotement (4a, 4b) de l'arbre (5) dudit rotor (6a, 6b) est un palier sans roulement à billes.
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