WO2017032872A1 - Equipement electrique de vehicule automobile - Google Patents

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Inventor
Julien MOLES
Stéphane SORIN
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Valeo Systemes De Controle Moteur
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/185—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to outer stators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets

Definitions

  • the present invention relates in particular to an electrical equipment of a motor vehicle.
  • Some electrical machines especially those rotating at high speeds, generate vibrations that can interfere with their environment by entering high frequency acoustic resonance with their environment, vibrations that can create audible noises in the human ear. This appears more particularly on machines with variable reluctance.
  • the present invention aims to remedy these disadvantages.
  • the invention thus relates to an electrical equipment of a motor vehicle, this equipment comprising:
  • the damper can form a kind of cushion that dampens vibrations from the machine and propagating towards the housing, or housing.
  • the use of one or more metal son to form the damper is advantageous by this offers good damping and therefore a good reduction of the noise generated, namely a better acoustics.
  • the damper being made of wire (s) metal (s)
  • the damper has a satisfactory thermal conductivity. This is particularly advantageous for ensuring good thermal conductivity between the stator and a cooling circuit formed on the housing.
  • the damper according to the invention advantageously replaces a resin that serves as a damper.
  • the damper according to the invention is set up more easily in the equipment.
  • a resin can, at low temperatures, be less effective in damper because becoming "harder”.
  • the damper according to the invention does not have this defect.
  • the damper has an annular shape.
  • the metal wire makes several turns of the annular shape of the damper.
  • the damper comprises a substantially cylindrical outer edge and / or a substantially cylindrical inner edge.
  • the damper is arranged to work in compression.
  • the wire is braided so as to form air gaps in the damper.
  • the wire is made in particular of aluminum or steel.
  • the damper preferably forms a pad formed of one or more metal wires.
  • the thickness of the damper is between 1 and 10 mm, or even between 2 and 8 mm.
  • the damper is produced by knitting and then compressing the metal wire (s).
  • the machine has an axis of rotation and the damper has an annular shape of symmetry of rotation about this axis of rotation.
  • the electric machine comprises a stator and the damper bears on the stator.
  • the damper relies on the stator, in particular a substantially flat face of the stator, by a substantially flat face of the damper.
  • the stator comprises a bundle of plates and the shock absorber is based on this bundle of sheets.
  • the stator comprises a ring made of metal, for example stainless steel, surrounding the package of sheets and the damper rests at least partially on this ring.
  • the equipment comprises two dampers arranged axially on either side of the stator for mechanically decoupling the stator.
  • the two dampers each have an annular shape.
  • One of the dampers can, if desired, be thicker than the other.
  • One of the dampers may have, if desired, an outer diameter larger than the other.
  • One of the dampers may have, where appropriate, an inner diameter greater than the other.
  • the damper bears against a shoulder of the housing.
  • the housing is made at least partially by molding, in particular aluminum.
  • the housing comprises a main body, in particular made by molding, and a tray arranged to close at least partially this main body.
  • the housing advantageously comprises a cooling channel for the passage of a cooling fluid, in particular water.
  • cooling channel is formed on the main body of the housing.
  • the machine is variable reluctance.
  • the stator may include an electrical winding.
  • the rotor may, if desired, include magnets, especially permanent magnets.
  • the equipment forms a super-power compressor motor vehicle.
  • this compressor (“electric supercharger" in English) is in addition to a turbocharger to overcome its response time (due to its inertia and the time required for the exhaust gas has sufficient energy to train it ).
  • the compressor provides supercharging in a few hundred milliseconds until the turbocharger has sufficient speed to take over.
  • the compressor comprises a compressor wheel.
  • the compressor is disposed on the intake duct upstream or downstream, preferably upstream, of the engine to allow compression of the intake air to optimize the filling of the cylinders of the engine.
  • the electric machine is activated to drive the compressor wheel in order to minimize the torque response time, especially during the transient phases during acceleration, or during the restart phase automatic heat engine after a standby (operation "stop and start” in English).
  • the speed of rotation of this type of electric machine can reach 70000 revolutions / min.
  • said rotating electrical machine has a response time of the order of 250 ms to go from 5000 to 70,000 revolutions / min.
  • FIG. 1 is a schematic and partial sectional view of an electric compressor according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 2 represents, schematically and partially, in section, a detail of the compressor of FIG. 1, and
  • FIG. 3 illustrates, schematically and partially, in perspective and in section, a damper of the compressor of Figure 1.
  • FIG. 1 shows an equipment item 1 according to the invention, namely a super-power supply compressor 1 comprising a wheel 2 equipped with fins 3 able to suck, via an inlet 4, uncompressed air coming from a source of air (not shown) and discharge compressed air via the outlet 5 after passing through a volute 6.
  • the outlet 5 can be connected to an inlet distributor (not shown) located upstream of the engine to explosions of the vehicle to optimize the filling of the cylinders of the combustion engine.
  • the suction of the air is performed in an axial direction, that is to say along the X axis of the wheel 2, and the discharge is made in a radial direction substantially perpendicular to the X axis of the wheel 2.
  • the wheel 2 is driven by an electric machine 7 mounted inside the housing or casing 8.
  • This electric machine 7 comprises a stator 9, which may be polyphase, surrounding a rotor 10 with the presence of an air gap.
  • This stator 9 is mounted in the housing 8.
  • the rotor 10 is integral with a shaft 19 cooperating with bearings 20a and 20b.
  • the shaft 19 is connected in rotation with the wheel 2 as well as with the rotor 10.
  • the stator 9 comprises a body 25 constituted by a stack of thin sheets forming a ring, also called sheet bundle 25, whose inner face is provided with notches open inwardly to receive phase windings.
  • the rotation axis rotor X is for example permanent magnets.
  • the rotor 10 comprises a body formed here by a stack of sheets. Alternatively, the rotor 10 may be devoid of permanent magnets.
  • the compressor 1 comprises two dampers 30 and 31 disposed between the machine 7 and the housing 8 so as to damp vibrations of the machine 7 towards the housing 8, these dampers 30 and 31 each comprising at least one braided metal wire 35.
  • the dampers 30: 31 are arranged axially on either side of the stator 9.
  • Each damper 30; 31 has an annular shape of rotational symmetry around the axis of rotation X, as illustrated in FIG.
  • the wire 35 makes several turns of the annular shape of the corresponding damper.
  • Each damper 30; 31 has a substantially cylindrical outer edge 36 and a substantially cylindrical inner edge 37.
  • the dampers 30, 31 are arranged to work in compression.
  • the wire 35 is braided to form air gaps in the corresponding damper.
  • the wire 35 is made in particular of aluminum or steel.
  • Each damper 30; 31 forms a pad formed of one or more metal wires.
  • the thickness of the damper is between 1 and 1
  • the dampers 30, 31 are made by knitting and then compressing the metal son or wires.
  • the dampers 30, 31 bear on the stator 9.
  • the damper 30 is supported on a substantially flat face 40 of the sheet metal pack 25 of the stator 9, by a substantially planar face 41 of the shock absorber 30.
  • the stator 9 comprises a stainless steel ring 42 surrounding the bundle of sheets 25 and the damper 31 partially rests on this ring 42.
  • the damper 30 is thicker than the other.
  • the damper 31 has larger inside and outside diameters than those of the other 30.
  • the damper 31 bears against a shoulder 47 of the casing 8.
  • the housing or housing 8 is made by molding, in particular aluminum.
  • This housing 8 comprises a main body 48, made by molding, and a plate 49 arranged to partially close the main body.
  • the damper 30 bears against this plate 49.
  • the housing 8 comprises a cooling channel 50 for the passage of a cooling fluid, in particular water.
  • This cooling channel 50 is formed on the main body of the housing 48.
  • the machine 7 has variable reluctance in the example described.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

L'invention concerne un équipement électrique (1) de véhicule automobile, cet équipement comportant : - une machine électrique tournante (7), - un boîtier (8) agencé pour recevoir la machine, - un amortisseur (30;31) disposé entre la machine et le boîtier de manière à amortir des vibrations de la machine vers le boîtier, cet amortisseur comportant au moins un fil métallique (35) notamment tressé.

Description

EQUIPEMENT ÉLECTRIQUE DE VÉHICULE AUTOMOBILE
La présente invention concerne notamment un équipement électrique de véhicule automobile.
Certaines machines électriques, notamment celles tournant à hautes vitesses, génèrent des vibrations qui peuvent interférer avec leur environnement en entrant en résonance acoustique à hautes fréquences avec leur environnement, vibrations qui peuvent créer des bruits audibles de l'oreille humaine. Ceci apparaît plus particulièrement sur des machines à reluctance variable.
Dans le domaine automobile en particulier, ce type de bruits est indésirable.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients.
L'invention a ainsi pour objet un équipement électrique de véhicule automobile, cet équipement comportant :
- une machine électrique tournante,
- un boîtier ou carter agencé pour recevoir la machine, - un amortisseur disposé entre la machine et le boîtier de manière à amortir des vibrations de la machine vers le boîtier, cet amortisseur comportant au moins un fil métallique notamment tressé. Grâce à l'invention, l'amortisseur peut former une sorte de coussin qui amortit les vibrations provenant de la machine et se propageant vers le boîtier, ou carter.
L'utilisation d'un ou plusieurs fils métalliques pour former l'amortisseur est avantageux par ceci offre un bon amortissement et donc une bonne réduction du bruit généré, à savoir une meilleure acoustique. De plus, l'amortisseur étant réalisé à base de fil(s) métallique(s), l'amortisseur présente une conductivité thermique satisfaisante. Ceci est particulièrement avantageux pour assurer une bonne conductivité thermique entre le stator et un circuit de refroidissement formé sur le boîtier.
Par ailleurs l'amortisseur selon l'invention remplace avantageusement une résine qui servirait d'amortisseur. En effet l'amortisseur selon l'invention est mis en place plus facilement dans l'équipement. De plus une résine peut, à basses températures, être moins efficace en amortisseur car devenant « plus dure ». L'amortisseur selon l'invention ne présente pas ce défaut.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, l'amortisseur présente une forme annulaire.
Avantageusement le fil métallique fait plusieurs tours de la forme annulaire de l'amortisseur.
Si on le souhaite, l'amortisseur comporte une tranche extérieure sensiblement cylindrique et/ou une tranche intérieure sensiblement cylindrique.
De préférence l'amortisseur est agencé pour travailler en compression.
Par exemple le fil métallique est tressé de manière à former des interstices d'air dans l'amortisseur.
Le fil est réalisé notamment en aluminium ou acier.
L'amortisseur forme de préférence un coussinet formé d'un ou plusieurs fils métalliques.
Par exemple l'épaisseur de l'amortisseur est comprise entre 1 et 10 mm, voire entre 2 et 8 mm.
Avantageusement l'amortisseur est réalisé par tricotage puis compression du ou des fils métalliques. Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, la machine présente un axe de rotation et l'amortisseur présente une forme annulaire de symétrie de rotation autour de cet axe de rotation.
De préférence la machine électrique comporte un stator et l'amortisseur est en appui sur le stator.
Si on le souhaite, l'amortisseur s'appuie sur le stator, notamment une face sensiblement plane du stator, par une face sensiblement plane de l'amortisseur.
Par exemple le stator comporte un paquet de tôles et l'amortisseur s'appuie sur ce paquet de tôles.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, le stator comporte un anneau réalisé en métal, par exemple en acier inox, entourant le paquet de tôles et l'amortisseur s'appuie au moins partiellement sur cet anneau.
Avantageusement l'équipement comporte deux amortisseurs disposés axialement de part et d'autre du stator permettant de découpler mécaniquement le stator.
Notamment les deux amortisseurs présente chacun une forme annulaire.
L'un des amortisseurs peut, si on le souhaite, être plus épais que l'autre.
L'un des amortisseurs peut présenter, si on le souhaite, un diamètre extérieur plus grand que l'autre.
L'un des amortisseurs peut présenter, le cas échéant, un diamètre intérieur plus grand que l'autre.
Avantageusement l'amortisseur est en appui contre un épaulement du boîtier.
De préférence le boîtier est réalisé au moins partiellement par moulage, notamment d'aluminium. Par exemple le boitier comporte un corps principal, notamment réalisé par moulage, et un plateau agencé pour fermer au moins partiellement ce corps principal.
Le boitier comporte avantageusement un canal de refroidissement pour le passage d'un fluide de refroidissement, notamment de l'eau.
Par exemple le canal de refroidissement est réalisé sur le corps principal du boitier.
Si on le souhaite, la machine est à reluctance variable. Le stator peut comporter un bobinage électrique.
Le rotor peut, si on le souhaite, comporter des aimants, notamment des aimants permanents.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, l'équipement forme un compresseur de sur-alimentation électrique de véhicule automobile.
Par exemple, ce compresseur (« electric supercharger » en anglais) vient en complément d'un turbocompresseur pour palier son temps de réponse (dû à son inertie et au temps nécessaire pour que les gaz d'échappement ait une énergie suffisante pour l'entrainer). Le compresseur fournit une suralimentation en quelques centaines de millisecondes jusqu'à ce que le turbocompresseur ait une vitesse suffisante pour prendre le relais.
A cet effet, le compresseur comprend une roue de compresseur. Le compresseur est disposé sur le conduit d'admission en amont ou en aval, de préférence en amont, du moteur thermique pour permettre de comprimer l'air d'admission afin d'optimiser le remplissage des cylindres du moteur thermique.
La machine électrique est activée pour entraîner la roue du compresseur afin de minimiser le temps de réponse en couple, notamment lors des phases transitoires à l'accélération, ou en phase de redémarrage automatique du moteur thermique après une mise en veille (fonctionnement « stop and start » en anglais).
La vitesse de rotation de ce type de machine électrique peut atteindre 70000 tours/min.
Selon une réalisation, ladite machine électrique tournante présente un temps de réponse de l'ordre de 250ms pour passer de 5000 à 70000 tours/min.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé dans lequel :
- la figure 1 est une vue en coupe, schématique et partielle, d'un compresseur électrique selon un exemple de réalisation de l'invention,
- la figure 2 représente, schématiquement et partiellement, en coupe, un détail du compresseur de la figure 1 , et
- la figure 3 illustre, schématiquement et partiellement, en perspective et en coupe, un amortisseur du compresseur de la figure 1 .
La figure 1 montre un équipement 1 selon l'invention, à savoir un compresseur de sur-alimentation électrique 1 comportant une roue 2 munie d'ailettes 3 apte à aspirer, via une entrée 4, de l'air non-comprimé issu d'une source d'air (non représentée) et à refouler de l'air comprimé via la sortie 5 après passage dans une volute 6. La sortie 5 peut être reliée à un répartiteur d'admission (non représenté) situé en amont du moteur à explosions du véhicule afin d'optimiser le remplissage des cylindres du moteur à combustion. En l'occurrence, l'aspiration de l'air est réalisée suivant une direction axiale, c'est-à-dire suivant l'axe X de la roue 2, et le refoulement est réalisé suivant une direction radiale sensiblement perpendiculaire à l'axe X de la roue 2.
La roue 2 est entraînée par une machine électrique 7 montée à l'intérieur du boîtier ou carter 8. Cette machine électrique 7 comporte un stator 9, qui peut être polyphasé, entourant un rotor 10 avec présence d'un entrefer. Ce stator 9 est monté dans le carter 8. Le rotor 10 est solidaire d'un arbre 19 coopérant avec des roulements 20a et 20b. L'arbre 19 est lié en rotation avec la roue 2 ainsi qu'avec le rotor 10.
Comme mieux visible sur la figure 2, le stator 9 comporte un corps 25 constitué par un empilage de tôles minces formant une couronne, encore appelé paquet de tôles 25, dont la face intérieure est pourvue d'encoches ouvertes vers l'intérieur pour recevoir des enroulements de phase.
Le rotor 10 d'axe de rotation X est par exemple à aimants permanents. Le rotor 10 comporte un corps formé ici par un empilement de tôles. En variante, le rotor 10 peut être dépourvu d'aimants permanents.
Le compresseur 1 comporte deux amortisseurs 30 et 31 disposés entre la machine 7 et le boîtier 8 de manière à amortir des vibrations de la machine 7 vers le boîtier 8, ces amortisseurs 30 et 31 comportant chacun au moins un fil métallique 35 tressé.
Les amortisseurs 30 :31 sont disposés axialement de part et d'autre du stator 9.
Chaque amortisseur 30 ;31 présente une forme annulaire de symétrie de rotation autour de l'axe de rotation X, comme illustré sur la figure 3.
Le fil métallique 35 fait plusieurs tours de la forme annulaire de l'amortisseur correspondant.
Chaque amortisseur 30 ;31 comporte une tranche extérieure sensiblement cylindrique 36 et une tranche intérieure sensiblement cylindrique 37.
Les amortisseurs 30 ;31 sont agencés pour travailler en compression.
Le fil métallique 35 est tressé de manière à former des interstices d'air dans l'amortisseur correspondant.
Le fil 35 est réalisé notamment en aluminium ou acier. Chaque amortisseur 30 ;31 forme un coussinet formé d'un ou plusieurs fils métalliques.
Par exemple l'épaisseur de l'amortisseur est comprise entre 1 et
10 mm.
Les amortisseurs 30 ;31 sont réalisés par tricotage puis compression du ou des fils métalliques.
Les amortisseurs 30 ;31 sont en appui sur le stator 9. Dans l'exemple décrit, l'amortisseur 30 est en appui sur une face sensiblement plane 40 du paquet de tôles 25 du stator 9, par une face sensiblement plane 41 de l'amortisseur 30.
Le stator 9 comporte un anneau en acier inox 42 entourant le paquet de tôles 25 et l'amortisseur 31 s'appuie partiellement sur cet anneau 42.
Dans l'exemple décrit, l'amortisseur 30 est plus épais que l'autre. L'amortisseur 31 présente des diamètres intérieur et extérieur plus grands que ceux de l'autre 30.
L'amortisseur 31 est en appui contre un épaulement 47 du boîtier 8.
Le boîtier ou carter 8 est réalisé par moulage, notamment d'aluminium.
Ce boîtier 8 comporte un corps principal 48, réalisé par moulage, et un plateau 49 agencé pour fermer partiellement ce corps principal.
L'amortisseur 30 est en appui contre ce plateau 49.
Le boîtier 8 comporte un canal de refroidissement 50 pour le passage d'un fluide de refroidissement, notamment de l'eau.
Ce canal de refroidissement 50 est réalisé sur le corps principal du boîtier 48.
La machine 7 est à reluctance variable dans l'exemple décrit.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Equipement électrique (1 ) de véhicule automobile, cet équipement comportant :
une machine électrique tournante (7),
un boîtier (8) agencé pour recevoir la machine, un amortisseur (30;31 ) disposé entre la machine et le boîtier de manière à amortir des vibrations de la machine vers le boîtier, cet amortisseur comportant au moins un fil métallique (35) notamment tressé.
2. Equipement selon la revendication précédente, l'amortisseur (30;31 ) présentant une forme annulaire.
3. Equipement selon l'une des revendications précédentes, le fil métallique étant tressé de manière à former des interstices d'air dans l'amortisseur.
4. Equipement selon l'une des revendications précédentes, le fil étant réalisé en aluminium ou acier.
5. Equipement selon l'une des revendications précédentes, l'épaisseur de l'amortisseur étant comprise entre 1 et 10 mm.
6. Equipement selon l'une des revendications précédentes, 'amortisseur étant réalisé par tricotage puis compression du ou des fils métalliques.
7. Equipement selon l'une des revendications précédentes, la machine électrique (7) comporte un stator (9) et l'amortisseur (30;31 ) est en appui sur le stator.
8. Equipement selon la revendication 9, le stator comportant un paquet de tôles et l'amortisseur s'appuyant sur ce paquet de tôles (25).
9. Equipement selon l'une des revendications précédentes, l'équipement comportant deux amortisseurs (30;31 ) disposés axialement de part et d'autre du stator.
10. Equipement selon une des revendications précédentes formant un compresseur de sur-alimentation électrique de véhicule automobile.
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