WO2017042235A1 - Compresseur electrique - Google Patents

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WO2017042235A1
WO2017042235A1 PCT/EP2016/071118 EP2016071118W WO2017042235A1 WO 2017042235 A1 WO2017042235 A1 WO 2017042235A1 EP 2016071118 W EP2016071118 W EP 2016071118W WO 2017042235 A1 WO2017042235 A1 WO 2017042235A1
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WO
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compressor
motor
electric
electronic assembly
assembly
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/071118
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English (en)
Inventor
Guillem Enjalbert
Rudy DUCHON
Mimoun ASKEUR
Anthony LUCY
Yannick SOHIER
Original Assignee
Valeo Systemes De Controle Moteur
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • 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
    • H02K5/207—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium with openings in the casing specially adapted for ambient air

Definitions

  • the present invention relates to the field of electric compressors, and more particularly to an electric supercharger for a motor vehicle.
  • an electric compressor is a device used to supercharge a heat engine, operating with an electric motor driving a compressor wheel and having an electronic assembly.
  • the electric compressor is placed on the air intake line of an internal combustion engine, in addition for example a turbocharger.
  • the electric compressor plays the same role as the turbocharger, namely increase the intake pressure of the fresh gases in the engine, but is used in particular during transient phases to overcome turbocharger response time problems.
  • the electronic assembly is placed between the rear of the wheel and the assembly forming the electric motor.
  • This arrangement of electronics has the disadvantage of being in an area close to the wheel, which area is very hot.
  • the present invention therefore aims to overcome one or more of the disadvantages of the devices of the prior art by providing an electric compressor whose disposal of electronics is improved, thus optimizing the size of the compressor and the cooling of the compressor. electronics and engine.
  • the present invention provides an electric compressor comprising at least one compressor wheel driven by an electric motor assembly controlled by an electronic assembly, the electronic assembly being disposed outside the motor assembly.
  • Such an arrangement of the electronic assembly makes it possible to optimize the size of the compressor.
  • the electronic assembly is easier accessible only when integrated into the motor assembly. Such an arrangement facilitates the connections of the electronic assembly.
  • the electric motor assembly comprises at least one electric motor disposed in a motor housing, the electronic assembly being disposed outside the motor housing.
  • the compressor comprises a compressor wheel, wherein at least a portion of the motor assembly is disposed between the rear of the compressor wheel and the electronic assembly.
  • the electronic assembly is disposed coaxially with respect to a compressor shaft.
  • the compressor comprises a cooling circuit arranged inside the motor housing.
  • Such a cooling circuit can effectively cool the electronic assembly that is distributed on its surface.
  • the cooling circuit is disposed at the rear of the compressor wheel.
  • the compressor comprises a cover disposed on the electric motor assembly and the electronic assembly.
  • the electronic assembly is fixed to the motor housing.
  • the electronic assembly is fixed inside the protective cover.
  • the electric motor is a permanent magnet motor.
  • the invention also relates to the use of the electric compressor according to one of the preceding claims in a combustion engine.
  • the engine is an internal combustion engine or a fuel cell engine.
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation in section showing an electric compressor according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic sectional representation showing an electric compressor according to another embodiment of the invention.
  • the present invention relates to an electric compressor 1.
  • the term electric compressor 1 an air compressor, volumetric or not and for example centrifugal or radial, driven by an electric motor, for the purpose of supercharging a heat engine.
  • the electric motor is an asynchronous DC or AC motor, or any type of electric motor of the same type.
  • the electric motor is a variable reluctance motor (also called SRM machine for Switched Reluctance Motor according to English terminology).
  • the motor is a permanent magnet motor.
  • FIG. 1 illustrates an example of an electric compressor 1.
  • the electric compressor 1 comprises at least one electric motor assembly 2, and a compressor wheel 3.
  • the electric motor assembly comprises a housing 4 or envelope 4 motor in which is disposed, inside, an electric motor 5.
  • the electric motor 5 comprises at least one rotor and a stator.
  • the electric motor 5 allows the rotation of a shaft 6 of the electric compressor via bearings 7.
  • the shaft 6 thus rotates the wheel 3 of the compressor 1. More precisely one end of the shaft 6 is rotated by the electric motor, and another end of the shaft 6 rotates the wheel 3 of the compressor.
  • the compressor 1 comprises an electronic assembly 9 for controlling the electric compressor 1.
  • electronic assembly 9 refers to the power and / or control electronics, and for example the electronic card, the filtering components (inductances, etc.), the capacitors, the power modules, etc.
  • the electronic assembly 9 is disposed outside the motor assembly 2.
  • the electronic assembly 9 is disposed outside the motor housing 4.
  • the electronic assembly 9 is arranged around the electric motor, coaxially with respect to the shaft 6 of the compressor.
  • the electronic assembly 9 is thus arranged all around the motor assembly 2 at the height of the electric motor 5 along the axis of the shaft 6. More precisely, the electronic assembly 9 is arranged on the motor housing 4 in a plane perpendicular to the axis of the shaft 6. The electronic assembly 9 is thus disposed on the outer face of the motor housing 4 oriented in a direction opposite to the wheel 3 of the compressor relative to the axis of the shaft 6. The electronic assembly 9 is thus far enough away from the hot zone of the volute.
  • the motor assembly 2 is disposed between the rear 31 of the wheel 3 and the electronic assembly 9.
  • the rear 31 of the compressor wheel corresponding to the face, of the wheel, directed towards the electric motor.
  • the motor assembly 2 forms a cover which covers the rear of the wheel 3 of the compressor 1.
  • the diameter 22 of the motor assembly 2 at the wheel 3 is greater than the diameter 21 of the engine assembly at its opposite end.
  • the motor housing 4 forms a T.
  • the electronic assembly is disposed above the housing 4, as opposed to the level of the largest diameter 22, and surrounds the housing 4 at the diameter the smallest 21.
  • the housing 4 thus serves as a support for the elements of the electric motor and the electronic assembly 9. There is therefore a single housing for both functions, which simplifies the mounting of the compressor and further reduces its size.
  • the electric compressor 1 also comprises a cooling circuit 10.
  • the cooling circuit 10 is disposed inside the motor housing 4. More specifically, the cooling circuit 10 is disposed at the rear 31 of the wheel 3 of the compressor, that is to say at the rear face of the wheel 3.
  • the cooling circuit 10 is thus disposed at most rock of the electronic assembly 9. More specifically, the cooling circuit 10 is disposed between the rear of the wheel 31 and the electronic assembly 9. Such a configuration optimizes the cooling of the electronic assembly and reduces the size of the compressor.
  • the compressor 1 conventionally comprises a volute 12 allowing the passage of the air compressor 1.
  • the wheel 3 of the compressor is disposed in the volute 12.
  • the wheel of the compressor 1 is a paddle wheel.
  • the compressor 1 comprises a protective cover 11 arranged on the electric motor assembly 2 and the electronic assembly 9. The cover is mounted on the housing 4 electric motor.
  • the cover is fixed at the junction between the volute and the motor housing.
  • the electronic assembly 9 is fixed to the motor housing 4.
  • the electronic assembly 9 is fixed inside the protective cover 11.
  • a compressor according to the invention is used in a combustion engine, and for example an internal combustion engine or fuel cell.

Abstract

La présente invention concerne un compresseur électrique (1) comprenantau moins une roue (3) de compresseur entrainée par un ensemble moteurélectrique (2) commandé par un ensemble électronique (9), l'ensemble électronique (6) étant disposé à l'extérieur de l'ensemble moteur (4).

Description

COMPRESSEUR ELECTRIQUE
La présente invention concerne le domaine des compresseurs électriques, et plus particulièrement un compresseur électrique de suralimentation pour véhicule automobile.
Dans le cadre de l'invention, un compresseur électrique est un dispositif, utilisé pour suralimenter un moteur thermique, fonctionnant avec un moteur électrique entraînant une roue de compresseur et comportant un ensemble électronique.
Le compresseur électrique est placé sur la ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion interne, en complément par exemple d'un turbocompresseur. Le compresseur électrique joue le même rôle que le turbocompresseur, à savoir augmenter la pression d'admission des gaz frais dans le moteur, mais est utilisé notamment lors des phases transitoires pour palier aux problèmes de temps de réponse du turbocompresseur.
Actuellement, l'ensemble électronique est placé entre l'arrière de la roue et l'ensemble formant le moteur électrique. Cette disposition de l'électronique présente l'inconvénient d'être dans une zone proche de la roue, zone qui est très chaude.
La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients des dispositifs de l'art antérieur en proposant un compresseur électrique dont la disposition de l'électronique est améliorée, permettant ainsi d'optimiser l'encombrement du compresseur et le refroidissement de l'électronique et du moteur.
Pour cela, la présente invention propose un compresseur électrique comprenant au moins une roue de compresseur entraînée par un ensemble moteur électrique commandé par un ensemble électronique, l'ensemble électronique étant disposé à l'extérieur de l'ensemble moteur.
Une telle disposition de l'ensemble électronique permet d'optimiser l'encombrement du compresseur. De plus, l'ensemble électronique est plus facilement accessible que lorsqu'il est intégré dans l'ensemble moteur. Une telle disposition facilite les connections de l'ensemble électronique.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'ensemble moteur électrique comporte au moins un moteur électrique disposé dans un logement moteur, l'ensemble électronique étant disposé à l'extérieur du logement moteur.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur comprend une roue de compresseur, dans lequel au moins une partie de l'ensemble moteur est disposé entre l'arrière de la roue de compresseur et l'ensemble électronique.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'ensemble électronique est disposé co-axialement par rapport à un arbre du compresseur.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur comporte un circuit de refroidissement disposé à l'intérieur du logement moteur.
Un tel circuit de refroidissement permet de refroidir de façon efficace l'ensemble électronique qui est reparti a sa surface. Selon un mode de réalisation de l'invention, le circuit de refroidissement est disposé à l'arrière de la roue du compresseur.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur comporte un capot disposé sur l'ensemble moteur électrique et l'ensemble électronique.
Selon une variante de l'invention, l'ensemble électronique est fixé au logement moteur.
Selon une variante de l'invention, l'ensemble électronique est fixé à l'intérieur du capot de protection.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à aimant permanent. L'invention concerne également l'utilisation du compresseur électrique selon une des revendications précédentes dans un moteur à combustion. Selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur est à combustion interne ou à pile à combustible.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite, ci-après, en se référant aux figures annexées, données à titre d'exemple et dans lesquelles:
- la figure 1 est une représentation schématique en coupe montrant un compresseur électrique selon l'invention,
- la figure 2 est une représentation schématique en coupe montrant un compresseur électrique selon un autre mode de réalisation de l'invention.
La présente invention concerne un compresseur électrique 1.
Dans le cadre de l'invention, on entend par compresseur électrique 1, un compresseur d'air, volumétrique ou non et par exemple centrifuge ou radial, entraîné par un moteur électrique, dans le but de suralimenter un moteur thermique. Selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur asynchrone à courant continue ou alternatif, ou tout type de moteur électrique du même type.
Plus précisément, selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à reluctance variable (également appelée machine SRM pour Switched Reluctance Motor selon la terminologie anglaise).
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le moteur est un moteur à aimant permanent.
La figure 1 illustre un exemple de compresseur 1 électrique. Le compresseur électrique 1 comprend au moins un ensemble moteur électrique 2, et une roue 3 de compresseur. L'ensemble moteur électrique comprend un logement 4 ou enveloppe 4 moteur dans lequel est disposé, à l'intérieur, un moteur électrique 5. Le moteur électrique 5 comporte au moins un rotor et un stator. Le moteur électrique 5 permet la mise en rotation d'un arbre 6 du compresseur électrique via des roulements 7. L'arbre 6 entraine ainsi en rotation la roue 3 du compresseur 1. Plus précisément une extrémité de l'arbre 6 est entraînée en rotation par le moteur électrique, et une autre extrémité de l'arbre 6 entraine en rotation la roue 3 du compresseur.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur 1 comporte un ensemble électronique 9 permettant de commander le compresseur 1 électrique. On entend par ensemble électronique 9, l'électronique de puissance et/ou de contrôle, et par exemple la carte électronique, les composants de filtrage (inductances...), les capacités, les modules de puissance...
Dans le cadre de l'invention, l'ensemble électronique 9 est disposé à l'extérieur de l'ensemble moteur 2.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'ensemble électronique 9 est disposé à l'extérieur du logement 4 moteur.
Selon un mode de réalisation, de l'invention, l'ensemble électronique 9 est disposé autour du moteur électrique, co-axialement par rapport à l'arbre 6 du compresseur.
L'ensemble électronique 9 est ainsi disposé tout autour de l'ensemble moteur 2 à hauteur du moteur électrique 5 selon l'axe de l'arbre 6. Plus précisément, l'ensemble électronique 9 est disposé sur le logement 4 moteur dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'arbre 6. L'ensemble électronique 9 est ainsi disposé sur la face externe du logement 4 moteur orientée dans une direction opposée à la roue 3 du compresseur par rapport à l'axe de l'arbre 6. L'ensemble électronique 9 est ainsi suffisamment éloigné de la zone chaude de la volute.
Selon un mode de réalisation de l'invention, au moins une partie de l'ensemble moteur 2 est disposée entre l'arrière 31 de la roue 3 et l'ensemble électronique 9. L'arrière 31 de la roue du compresseur correspondant à la face, de la roue, orientée vers le moteur électrique. Selon un mode réalisation de l'invention, l'ensemble moteur 2 forme un couvercle qui recouvre l'arrière de la roue 3 du compresseur 1. Le diamètre 22 de l'ensemble moteur 2 au niveau de la roue 3 est supérieur au diamètre 21 de l'ensemble moteur à son extrémité opposée. Selon un mode de réalisation de l'invention, le logement 4 moteur forme un T. L'ensemble électronique est disposé au dessus du logement 4, par opposition au niveau du diamètre 22 le plus grand, et entoure le logement 4 au niveau du diamètre le plus petit 21.
Le logement 4 sert ainsi de support aux éléments du moteur électrique et à l'ensemble électronique 9. Il y'a donc un seul logement pour les deux fonctions, ce qui simplifie le montage du compresseur et réduit encore son encombrement.
Le compresseur électrique 1 comporte également un circuit 10 de refroidissement.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le circuit 10 de refroidissement est disposé à l'intérieur du logement 4 moteur. Plus précisément, le circuit 10 de refroidissement est disposé à l'arrière 31 de la roue 3 du compresseur, c'est-à-dire au niveau de la face arrière de la roue 3.
Le circuit 10 de refroidissement est ainsi disposé au plus roche de l'ensemble électronique 9. Plus précisément, le circuit 10 de refroidissement est disposé entre l'arrière de la roue 31 et l'ensemble électronique 9. Une telle configuration optimise le refroidissement de l'ensemble électronique et permet de diminuer l'encombrement du compresseur.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur 1 comporte de manière classique une volute 12 permettant le passage de l'air du compresseur 1. La roue 3 du compresseur est disposée dans la volute 12. Selon un mode de réalisation de l'invention, la roue du compresseur 1 est une roue à aubes. Selon un mode de réalisation de l'invention illustré figure 2, le compresseur 1 comporte un capot 11 de protection disposé sur l'ensemble moteur électrique 2 et l'ensemble électronique 9. Le capot est monté sur le logement 4 moteur électrique.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le capot est fixé au niveau de la jonction entre la volute et le logement moteur.
Dans une première variante de l'invention, l'ensemble électronique 9 est fixé au logement 4 moteur.
Dans une deuxième variante de l'invention, l'ensemble électronique 9 est fixé à l'intérieur du capot 11 de protection.
Un compresseur selon l'invention est utilisé dans un moteur à combustion, et par exemple un moteur à combustion interne ou à pile à combustible.
La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails donnés ci-dessus et permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans s'éloigner du domaine d'application de l'invention. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, et peuvent être modifiés sans toutefois sortir de la portée définie par les revendications.

Claims

REVEN DICATIONS
1. Compresseur électrique 1 comprenant au moins une roue 3 de compresseur entraînée par un ensemble moteur électrique 2 commandé par un ensemble électronique 9, l'ensemble électronique 9 étant disposé à l'extérieur de l'ensemble moteur 2.
2. Compresseur électrique 1, selon la revendication 1, dans lequel l'ensemble moteur électrique 2 comporte au moins un moteur électrique 5 disposé dans un logement 4 moteur, l'ensemble électronique 9 étant disposé à l'extérieur du logement 4 moteur.
3. Compresseur électrique 1, selon une des revendications 1 ou 2, da ns lequel a u moins une partie de l'ensemble moteur 2 est disposé entre l'arrière 31 de la roue 3 de compresseur et l'ensemble électronique 9.
4. Compresseur électrique 1, selon une des revendications 1 à 3, dans lequel l'ensemble électronique 9 est disposé autour du moteur co-axialement par rapport à un arbre 6 du compresseur 1.
5. Compresseur électrique 1, selon une des revendications 1 à 4, comportant un circuit 10 de refroidissement disposé à l'intérieur du logement 4 moteur.
6. Compresseur électrique 1, selon la revendication 5, dans lequel le circuit 10 de refroidissement est disposé à l'arrière 31 de la roue 3 du compresseur.
7. Compresseur électrique 1, selon une des revendications 1 à 6, comportant un capot 11 disposé sur l'ensemble moteur électrique 2 et l'ensemble électronique 9.
8. Compresseur électrique 1, selon une des revendications 1 à 7, dans lequel l'ensemble électronique 9 est fixé au logement 4 moteur.
9. Compresseur électrique 1, selon une des revendications 7 à 8, dans lequel l'ensemble électronique 9 est fixé à l'intérieur du capot 11 de protection.
10. Compresseur électrique selon une des revendications 1 à 9, dans lequel le moteur électrique est un moteur à aimant permanent.
11. Utilisation du compresseur électrique selon une des revendications précédentes dans un moteur à combustion.
12. Utilisation du compresseur électrique selon la revendication 11 dans un moteur à combustion interne ou à pile à combustible.
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