WO2017212159A1 - Compresseur electrique avec systeme d'etancheite ameliore - Google Patents

Compresseur electrique avec systeme d'etancheite ameliore Download PDF

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Julien MOLES
Maxime BESSON
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Valeo Systemes De Controle Moteur
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    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps

Definitions

  • the present invention relates to the field of electric compressors, and more particularly to an electric supercharging compressor comprising an improved sealing system between the electric motor and the electronic compartment.
  • an electric compressor is a device used to supercharge a heat engine, operating with an electric motor. More specifically, the compressor comprises a compressor wheel driven by an electric motor. The operation of the compressor is controlled by an electronic assembly disposed in an electronic compartment.
  • 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.
  • a connection between the engine compartment and the electronics compartment electronics board is required to operate the compressor. This connection requires a common opening between the two compartments. A seal is required between these two compartments to protect the electronic compartment, particles from the electric motor compartment, and may cause short circuits.
  • 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 sealing system between the engine compartment and the electronic compartment is improved and thus avoids pollution electronic compartment.
  • the present invention proposes an electric compressor comprising an electric motor compartment in which an electric motor and an electric motor are arranged.
  • electronic compartment in which is disposed the electronic assembly, the two compartments being adjacent and in communication through two openings allowing the passage of a connection element between the electric motor and the electronic assembly, the compressor comprising at the openings a sealing element.
  • the compressor according to the invention is thus configured to protect the electronic compartment with a sealing element whose radial compression and axial positioning prevents the passage of particles from the engine compartment.
  • the sealing element is a lip seal.
  • the sealing element is compressed between the two compartments.
  • the compressor according to the invention is thus configured to protect the electronic compartment with a sealing element whose radial compression prevents the passage of particles from the engine compartment, but also prevents the sealing element from moving. towards a space formed by an opening made in the engine compartment for the passage of the shaft.
  • the height of the sealing element is configured to allow a compression of the sealing element of between 10% and 40%.
  • the opening of the electronic compartment comprises a flange.
  • the sealing element comprises at its upper face a recessed shape adapted to receive the rim of the opening of the electronic compartment.
  • the sealing element is ethylene-propylene-diene monomer.
  • the sealing element has a hardness value of between 40 and 80 Shore.
  • the compressor is an electric supercharging compressor of a heat engine, and comprises an electric motor with variable reluctance or permanent magnets.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a sectional view of a compressor according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of a sectional view of a part of a compressor incorporating a system according to the invention
  • FIG. 3 is a schematic representation of a sectional view of FIG. 1 according to A
  • FIG. 4 is a schematic representation of an elevational view of an element of the invention.
  • the present invention relates to an electric compressor equipped with an improved electrical compartment sealing system.
  • the sealing system is formed by at least one lip seal.
  • the term electric compressor 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 a DC or AC asynchronous motor.
  • the electric motor is a variable reluctance motor (also called SRM machine for Switched Reluctance Motor according to English terminology).
  • the electric motor is a permanent magnet motor.
  • the electric compressor 1, illustrated in FIG. 1, comprises an electric motor compartment 5, and bearings 7 arranged circularly around a shaft.
  • the electric motor compartment 5 comprises an electric motor 51 which allows the rotation of the shaft 6 of the electric compressor via bearings 7.
  • the shaft 6 thus rotates a wheel 3 of the compressor 1. More precisely one end 62 of the 6 is driven in rotation by the electric motor, and another end 61 of the shaft 6 rotates the wheel 3 of the compressor.
  • the compressor 1 comprises at one end 62 of the shaft 6 opposite to that 61 or is positioned the wheel 3, an electronic compartment 8. In this electronic compartment is arranged the electronic assembly 81 of the compressor.
  • the engine compartment and the electronics compartment are adjacent. More specifically, they are arranged one after the other along the axis of the shaft 6 of the compressor.
  • the electronic assembly 8 is disposed at one end of the shaft 6 opposite to the one where the wheel 3 is arranged.
  • the compressor thus comprises along the shaft: the wheel 3, the compartment 5 engine and the electronic compartment 8.
  • the electronic assembly 8 is disposed between the wheel 3 and the engine compartment 5.
  • the compressor thus comprises along the shaft: the wheel 3, the electronic compartment 8 and the engine compartment 5.
  • This electronic assembly 81 is in communication with the engine compartment via at least two openings 55, 85, illustrated in FIG. 2, formed through the wall of the electronic compartment 8 and the wall of the engine compartment.
  • openings 55, 85 allow the passage of the connection element 52 between the electric motor 51 and the electronic assembly 81.
  • the compressor 1 comprises at the openings 55, 85 a sealing element 10.
  • the sealing member is a seal and more specifically a lip seal.
  • the lip seal 10 comprises at least one lip 11 oriented towards the electronic compartment 8, as illustrated in FIG. According to one embodiment of the invention, the lip seal 10 comprises at least one lip 11 oriented in a direction opposite to that where the electronic compartment 8 is located.
  • the lip seal comprises at least two lips.
  • the sealing element 10 is traversed by the connecting element 52, which is thus in the center of the sealing element. .
  • the presence of at least one radial sealing lip makes it possible to center the sealing element on the connecting element 52.
  • the material forming the sealing element 10 is an elastomer, of the ethylene-propylene-diene monomer (EPDM) type and whose hardness value is between 40 and 80 Shore, and for example is equal to 50 Shore.
  • EPDM ethylene-propylene-diene monomer
  • the sealing element 10 is positioned at the openings 55, 85, between the two compartments 5, 8. More precisely, the sealing element 10 is disposed between the two surfaces. 53, 83 delimiting the two compartments, motor 5 and electronics 8.
  • the sealing element bears on the one hand on the surface 53 delimiting the engine compartment and on the other on the surface 83 delimiting the electronic compartment. More specifically, the sealing member is compressed between the two compartments 5, 8.
  • the height of the sealing element that is to say its dimension extending between the two surfaces 53, 83, is configured to allow a compression of the sealing element of between 10% and 40%, and for example equal to 30%.
  • This compression is necessary to prevent the sealing element from moving towards a space formed by a third opening 56 made in the engine compartment for the passage of the shaft 6.
  • the opening 85 of the electronic compartment 8 comprises a flange 851. More specifically, the edge of the opening 85 is bent outwards, that is to say towards the outside. opening 55 of compartment 8 engine. It is on this rim 851, and more precisely the outer surface 531 of this rim, that the sealing element 10 bears.
  • the sealing element 10 shown in FIG. 4 comprises at its upper face a recessed shape 12 adapted to receive the rim 851 of the opening 85 of the electronic compartment 8.
  • This particular shape 12 allows a good distribution of the compression force in it.
  • connection element 52 has an arcuate shape shown in FIG. 3.
  • the sealing element 10 is configured to adapt to this arcuate shape.
  • the sealing element 10, illustrated in FIG. 4, thus forms a circle.
  • the curved inner surface 13 of the circle is adapted to limit the day between the lip 11 of the gasket 10 and the connecting element 52.
  • This lip seal 10 serves to protect the electronic assembly 81 disposed in the electronic compartment 8 of the pollution that may come from the engine compartment.
  • the compressor according to the invention is thus configured to protect the electronic compartment 8 with a sealing element whose radial compression and axial positioning prevents the passage of particles from the engine compartment.

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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un compresseur électrique (1) comportant un compartiment (5) moteur électrique dans lequel est disposé un moteur (51) électrique et un compartiment (8) électronique, dans lequel est disposé l'ensemble (81) électronique, les deux compartiments étant adjacents et en communication par deux ouvertures (55, 85) permettant le passage d'un élément (52) de connexion entre le moteur (51) électrique et l'ensemble (81) électronique, Le compresseur comportant au niveau des ouvertures (55, 85), un élément (10) d'étanchéité.

Description

COMPRESSEUR ELECTRIQUE AVEC SYSTEME
D'ETANCHEITE AMELIORE
La présente invention concerne le domaine des compresseurs électriques, et plus particulièrement un compresseur électrique de suralimentation comportant un système d'étanchéité amélioré entre le moteur électrique et le compartiment électronique.
Dans le cadre de l'invention, un compresseur électrique est un dispositif, utilisé pour suralimenter un moteur thermique, fonctionnant avec un moteur électrique. Plus précisément, le compresseur comporte une roue de compresseur entraînée par un moteur électrique. Le fonctionnement du compresseur est commandé par un ensemble électronique disposé dans un compartiment 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.
Une connexion entre le compartiment moteur et la carte électronique du compartiment électronique est nécessaire pour assurer le fonctionnement du compresseur. Cette connexion nécessite une ouverture commune entre les deux compartiments. Une étanchéité est nécessaire entre ces deux compartiments afin de protéger le compartiment électronique, des particules provenant du compartiment moteur électrique, et pouvant provoquer des courts-circuits.
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 le système d'étanchéité entre le compartiment moteur et le compartiment électronique est amélioré et permet ainsi d'éviter la pollution du compartiment électronique.
Pour cela la présente invention propose un compresseur électrique comportant un compartiment moteur électrique dans lequel est disposé un moteur électrique et un compartiment électronique, dans lequel est disposé l'ensemble électronique, les deux compartiments étant adjacents et en communication par deux ouvertures permettant le passage d'un élément de connexion entre le moteur électrique et l'ensemble électronique, le compresseur comportant au niveau des ouvertures un élément d'étanchéité.
Le compresseur selon l'invention, est ainsi configuré de façon à protéger le compartiment électronique avec un élément d'étanchéité dont la compression radiale et le positionnement axial empêche le passage des particules provenant du compartiment moteur.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément d'étanchéité est un joint à lèvre.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément d'étanchéité est comprimé entre les deux compartiments.
Le compresseur selon l'invention, est ainsi configuré de façon à protéger le compartiment électronique avec un élément d'étanchéité dont la compression radiale empêche le passage des particules provenant du compartiment moteur, mais également évite que l'élément d'étanchéité ne se déplace en direction d'un espace formé par une ouverture réalisée dans le compartiment moteur pour le passage de l'arbre.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la hauteur de I élément d'étanchéité, est configurée pour permettre une compression de l'élément d'étanchéité comprise entre 10% et 40%.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'ouverture du compartiment électronique comporte un rebord.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément d'étanchéité comporte au niveau de sa face supérieure une forme en creux adaptée pour recevoir le rebord de l'ouverture du compartiment électronique.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément d'étanchéité est en éthylène-propylène-diène monomère.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément d'étanchéité a une valeur de dureté comprise entre 40 et 80 Shore. Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur est un compresseur électrique de suralimentation de moteur thermique, et comporte un moteur électrique à reluctance variable ou à aimants permanents.
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 d'une vue en coupe d'un compresseur selon l'invention,
- la figure 2 est une représentation schématique d'une vue en coupe d'une partie d'un compresseur intégrant un système selon l'invention,
- la figure 3 est une représentation schématique d'une vue en coupe de la figure 1 selon A,
- la figure 4 est une représentation schématique d'une vue en élévation d'un élément de l'invention.
La présente invention concerne un compresseur électrique équipé d'un système d'étanchéité du compartiment électrique, amélioré. Dans le cadre de l'invention, le système d'étanchéité est formé par au moins un joint à lèvre.
Dans le cadre de l'invention, on entend par compresseur électrique, 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 continu ou alternatif.
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 mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à aimants permanents.
Le compresseur électrique 1, illustré figure 1, comprend un compartiment moteur électrique 5, et des roulements 7 disposés circulairement autour d'un arbre. Le compartiment moteur électrique 5 comprend un moteur électrique 51 qui permet la mise en rotation de l'arbre 6 du compresseur électrique via des roulements 7. L'arbre 6 entraine ainsi en rotation une roue 3 du compresseur 1. Plus précisément une extrémité 62 de l'arbre 6 est entraînée en rotation par le moteur électrique, et une autre extrémité 61 de l'arbre 6 entraine en rotation la roue 3 du compresseur. Le compresseur 1 comprend à une extrémité 62 de l'arbre 6 opposée à celle 61 ou est positionnée la roue 3, un compartiment 8 électronique. Dans ce compartiment électronique est disposé l'ensemble électronique 81 du compresseur.
Le compartiment 5 moteur et le compartiment 8 électronique sont adjacents. Plus précisément, ils sont disposés l'un à la suite de l'autre le long de l'axe de l'arbre 6 du compresseur.
Selon une première variante illustrée figure 1, l'ensemble 8 électronique est disposé à une extrémité de l'arbre 6 opposée à celle où est disposée la roue 3. Le compresseur comporte ainsi le long de l'arbre : la roue3, le compartiment 5 moteur et le compartiment 8 électronique.
Selon une deuxième variante, l'ensemble 8 électronique est disposé entre la roue 3 et le compartiment 5 moteur. Le compresseur comporte ainsi le long de l'arbre : la roue 3, le compartiment 8 électronique et le compartiment 5 moteur.
Cet ensemble 81 électronique est en communication avec le compartiment 5 moteur via au moins deux ouvertures 55, 85, illustrée figure 2, formée à travers la paroi du compartiment 8 électronique et la paroi du compartiment 5 moteur.
Ces ouvertures 55, 85 permettent le passage de l'élément de connexion 52 entre le moteur 51 électrique et l'ensemble 81 électronique.
Dans le cadre de l'invention, le compresseur 1 comporte au niveau des ouvertures 55, 85 un élément 10 d'étanchéité.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément 10 d'étanchéité est un joint d'étanchéité et plus précisément un joint 10 à lèvre.
Selon une première variante de l'invention, le joint 10 à lèvre comporte au moins une lèvre 11 orientée en direction du compartiment 8 électronique, comme illustré figure Selon un mode de réalisation de l'invention, le joint 10 à lèvre comporte au moins une lèvre 11 orientée dans une direction opposée à celle ou se situe le compartiment 8 électronique.
Selon une deuxième variante de l'invention non illustrée, le joint à lèvre comporte au moins deux lèvres.
L'élément 10 d'étanchéité est traversé par T'élément 52 de connexion qui se situe ainsi au centre de l'élément 10 d'étanchéité. .
La présence d'au moins une lèvre d'étanchéité radiale permet de centrer l'élément 10 d'étanchéité sur l'élément 52 de connexion.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la matière formant l'élément 10 d'étanchéité est un élastomère, de type éthylène-propylène-diène monomère (EPDM) et dont la valeur de dureté est comprise entre 40 et 80 Shore, et par exemple est égale à 50 Shore.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément 10 d'étanchéité est positionné au niveau des ouvertures 55, 85, entre les deux compartiments 5, 8. Plus précisément l'élément 10 d'étanchéité est disposé entre les deux surfaces 53, 83 délimitant les deux compartiments, moteur 5 et électronique 8.
L'élément 10 d'étanchéité prend appui d'une part sur la surface 53 délimitant le compartiment 5 moteur et d'autre part sur la surface 83 délimitant le compartiment 8 électronique. Plus précisément, l'élément 10 d'étanchéité est comprimé entre les deux compartiments 5, 8.
La hauteur de l'élément 10 d'étanchéité, c'est à dire sa dimension s'étendant entre les deux surfaces 53, 83, est configurée pour permettre une compression de l'élément d'étanchéité comprise entre 10% et 40%, et par exemple égale à 30%.
Cette compression est nécessaire pour éviter que l'élément d'étanchéité ne se déplace en direction d'un espace formé par une troisième ouverture 56 réalisée dans le compartiment 5 moteur pour le passage de l'arbre 6.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'ouverture 85 du compartiment 8 électronique comporte un rebord 851. Plus précisément, le bord de l'ouverture 85 est recourbé vers l'extérieur c'est-à-dire en direction de l'ouverture 55 du compartiment 8 moteur. C'est sur ce rebord 851, et plus précisément la surface 531 externe de ce rebord, que prend appuie l'élément 10 d'étanchéité.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément 10 d'étanchéité illustré figure 4, comporte au niveau de sa face supérieure une forme 12 en creux adaptée pour recevoir le rebord 851 de l'ouverture 85 du compartiment 8 électronique.
Cette forme 12 particulière permet une bonne répartition de l'effort de compression dans celui-ci.
Dans le cadre de l'invention, l'élément de connexion 52 à une forme en arc de cercle illustrée figure 3. L'élément 10 d'étanchéité est configuré pour s'adapter à cette forme en arc de cercle. L'élément 10 d'étanchéité, illustré figure 4, forme ainsi un cercle. La surface courbée 13 interne du cercle est adaptée pour limiter le jour entre la lèvre 11 du joint 10 et l'élément 52 de connexion.
Ce joint à lèvre 10 a pour rôle de protéger l'ensemble 81 électronique disposé dans le compartiment 8 électronique de la pollution pouvant provenir du compartiment 5 moteur.
Le compresseur selon l'invention, est ainsi configuré de façon à protéger le compartiment 8 électronique avec un élément d'étanchéité dont la compression radiale et le positionnement axial empêche le passage des particules provenant du compartiment 5 moteur.
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

REVENDICATIONS
1. Compresseur électrique (1) comportant un compartiment (5) moteur électrique dans lequel est disposé un moteur (51) électrique et un compartiment (8) électronique, dans lequel est disposé l'ensemble (81) électronique, les deux compartiments étant adjacents et en communication par deux ouvertures (55, 85) permettant le passage d'un élément (52) de connexion entre le moteur (51) électrique et l'ensemble (81) électronique,
caractérisé en ce qu'il comporte au niveau des ouvertures (55, 85) un élément (10) d'étanchéité.
2. Compresseur électrique (1) selon la revendication 1, dans lequel l'élément (10) d'étanchéité est un joint à lèvre (11).
3. Compresseur électrique (1) selon une des revendications 1 ou 2, dans lequel l'élément (10) d'étanchéité est comprimé entre les deux compartiments (5, 8).
4. Compresseur électrique (1) selon une des revendications 1 à 3, dans lequel la hauteur de I élément (10) d'étanchéité, est configurée pour permettre une compression de l'élément d'étanchéité comprise entre 10% et 40%.
5. Compresseur électrique (1) selon une des revendications 1 à 4, dans lequel l'ouverture (85) du compartiment (8) électronique comporte un rebord (851).
6. Compresseur électrique (1) selon la revendication 5, dans lequel l'élément (10) d'étanchéité comporte au niveau de sa face supérieure une forme (12) en creux adaptée pour recevoir le rebord (851) de l'ouverture (85) du compartiment (8) électronique.
7. Compresseur électrique (1) selon une des revendications 1 à 6, dans lequel l'élément (10) d'étanchéité est en éthylène -propylène-diène monomère.
8. Compresseur électrique (1) selon une des revendications 1 à 7, dans lequel l'élément (10) d'étanchéité a une valeur de dureté comprise entre 40 et 80 Shore.
9. Compresseur (1) selon une des revendications 1 à 8, le compresseur étant un compresseur électrique de suralimentation de moteur thermique, et comportant un moteur électrique à reluctance variable ou à aimants permanents.
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