WO2018007771A1 - Équipement électrique comprennant électromachine et module de commande - Google Patents

Équipement électrique comprennant électromachine et module de commande Download PDF

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WO2018007771A1
WO2018007771A1 PCT/FR2017/051865 FR2017051865W WO2018007771A1 WO 2018007771 A1 WO2018007771 A1 WO 2018007771A1 FR 2017051865 W FR2017051865 W FR 2017051865W WO 2018007771 A1 WO2018007771 A1 WO 2018007771A1
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shaft
bearing
electrical equipment
equipment according
housing
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PCT/FR2017/051865
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Grégory HODEBOURG
Yannick SOHIER
Julien ROUFFINEAU
Original Assignee
Valeo Systemes De Controle Moteur
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Publication date
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1732—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
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    • 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
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    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H02K7/083—Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of the automobile and, more particularly, to an electrical equipment intended to cooperate with a supercharging compressor for an internal combustion engine.
  • the turbocharger comprises a first propeller set in motion by the gases released by the engine.
  • the first propeller is coupled to a second propeller for compressing air entering the engine.
  • the compression ratio of the air is therefore proportional to the flow rate of the gases discharged by the engine.
  • the efficiency of the turbocharger increases as the engine speed increases.
  • the exhaust gases have insufficient flow to drive the first propeller.
  • the turbocharger is then ineffective until the engine has reached the critical speed. This results in a lag time during which the turbocharger is not operational. This latency is of the order of a few seconds.
  • the electric supercharger comprises electrical equipment capable of driving in rotation a shaft on which is fixed at one of its ends a propeller intended to perform the same functions as the second propeller of the turbocharger.
  • the propeller is housed in a compression chamber bounded to the rear by a closing plate of the engine and forwards by a volute positioned on the closure plate.
  • the volute comprises an air inlet allowing the ambient air to supply the propeller, and an outlet for evacuating air compressed by the propeller.
  • the propeller is rotatably coupled to a shaft held by two bearings.
  • a motor torque is generated by the electrical equipment to rotate the shaft by creating a rotating magnetic field between a stator and a rotor connected to the shaft.
  • the electrical equipment is controlled by an electrical control module configured to control the start-up of the electrical equipment when the heat engine is solicited at low speed, that is to say, below its critical speed.
  • the electrical control module is positioned closer to the stator so as to facilitate and reduce the length of the electrical connections between the electrical control module and the electrical equipment.
  • the electric supercharger advantageously reduces the latency required for the engine to develop the desired power, from a few seconds to a few hundred milliseconds.
  • a known problem of electric superchargers is related to the distribution of masses on the shaft. Indeed, in the case where the angular distribution of the masses around the tree is not homogeneous, the rotation of the shaft can excite reasoning modes that cause premature wear of the shaft and / or bearings. This problem is increased with high rotation speeds. In a similar way, the axial distribution of the masses on the shaft can lead to an unstable dynamic behavior which leads to premature wear of the shaft and / or bearings. A critical speed is thus defined as the limit rotation speed of the shaft from which it is damaged.
  • the object of the present invention is to respond at least in large part to the foregoing problems and further to other advantages which will become apparent from the description which follows.
  • An object of the invention is to propose a new electrical equipment in order to solve at least one of these problems.
  • Another object of the invention is to increase the critical speed of such an electrical equipment.
  • Another object of the invention is to increase the reliability of such an electrical equipment when it cooperates with a turbocharger for a heat engine.
  • the invention according to its first aspect provides an electrical equipment arranged to cooperate with a supercharger compressor for a heat engine as described above.
  • the electrical equipment comprises (i) a shaft housed in a chamber of a housing, the shaft being held radially by at least a first and a second bearing, (ii) an electric machine housed in the chamber of the housing, the machine electric motor comprising a stator and a rotor coupled to the shaft, (iii) an electrical control module configured to generate a magnetic field at the stator and cause rotation of the rotor.
  • the electrical equipment is characterized in that the second bearing is located axially between the electrical control module and the stator.
  • the invention aims to bring the second bearing located between the closure plate of the electric machine and the stator, closer to the stator.
  • the invention proposes a new technical solution of positioning the second bearing between the stator and the electrical control module so as to reduce the distance between the bearings positioned on each side of the stator.
  • the weight of one or more magnets attached to the shaft exerts less force on the shaft relative to the case of the supercharger described above. Therefore, for the same weight of magnet (s) fixed (s) on the shaft, an electrical equipment according to the invention is less sensitive to the bending phenomenon of his shaft, likely to damage the electrical equipment.
  • the invention therefore proposes a more reliable electrical equipment of use when it cooperates with a supercharging compressor for a heat engine.
  • the electrical equipment comprises a housing formed of the housing and a front plate.
  • the front plate closes the chamber of the housing.
  • the electrical control module is housed in the chamber of the housing.
  • the electrical control module is located between the second bearing and the front plate. According to another embodiment, the electrical control module is positioned radially relative to the shaft.
  • the first bearing is located near a rear end of the shaft.
  • the rear end of the shaft is closer to the stator to minimize the distance between the bearings.
  • the first and second bearings are selected from a type of bearing comprising a ball bearing, a sliding bearing and a roller bearing.
  • the shaft comprises a first axial locking member arranged to axially lock the second bearing on the shaft and prevent a rearward movement of the second bearing relative to the shaft.
  • the first axial locking member limits the displacement of the second bearing along the shaft towards the stator.
  • the shaft comprises a second axial locking member arranged to axially lock the second bearing on the shaft and prevent forward movement of the second bearing relative to the shaft.
  • the second axial locking member limits the displacement of the second bearing along the shaft, in the direction of the closing plate closing the chamber of the housing.
  • the front designates the side of the shaft intended to cooperate with a propeller of the supercharger; the back designates the opposite side of the shaft relative to the electric control module.
  • first and / or second axial locking members are attached and fixed on the shaft (16o).
  • first and / or the second axial locking members are made of material with the shaft. According to another embodiment, the first and / or the second axial locking members are formed by a shoulder at the shaft.
  • the electrical equipment comprises third axial locking members of the second bearing relative to the support.
  • the third axial locking members are formed by at least one spacer located axially between the closure plate closing the chamber of the housing and the second bearing, the second bearing being in abutment against the spacer.
  • the spacer is made of material of the closure plate.
  • the spacer is attached and fixed integrally to the closure plate.
  • the second bearing is mounted on a spacer or support plate, attached and integrally fixed to the housing, the spacer extending radially between the housing and the shaft.
  • the second bearing is mounted on a spacer made of material with the housing, the spacer extending radially between the housing and the shaft.
  • the spacer comprises one or more passages for electrically connecting the stator to the electrical control module.
  • the electrical control module comprises at least one opening for the passage of the shaft through the electrical control module.
  • the electrical control module may be positioned radially relative to the shaft so as to facilitate the electrical connection between the electronic components present on the electrical module and the electric coils of the stator.
  • turbocharger system comprising a compression chamber delimited by a volute within which a helix is rotated by an electrical equipment according to any one of the preceding claims, the propeller being at least rotatably coupled with the shaft.
  • FIGURE 1 is a schematic view of a longitudinal section of a first embodiment of an electrical equipment according to the invention
  • FIGURE 2 is a schematic view of a longitudinal section of a second embodiment of an electrical equipment according to the invention
  • FIGURE 3 is a schematic view of a longitudinal section of a third embodiment of an electrical equipment according to the invention.
  • FIGURE 4 is a schematic view of a longitudinal section of a fourth embodiment of an electrical equipment according to the invention.
  • FIGURE 5 is a schematic view of a longitudinal section of a fifth embodiment of an electrical equipment according to the invention.
  • FIG. 1 illustrates a first embodiment of a supercharging compressor according to the invention, comprising a propeller 110 present in a compression chamber 120.
  • the compression chamber 120 is delimited towards the front by a volute 130 and towards the
  • the volute 130 comprises a first opening 132 through which the air enters the compression chamber 120, and a second opening 134 through which the compressed air by the propeller 110 is evacuated.
  • the second opening 134 is configured to be connected to the cylinders of a not shown thermal engine, via connection means also not shown to simplify the understanding of the invention.
  • the volute 130 is fixed on the closure plate 142 by means of fixing screws 136.
  • the supercharging compressor is fixedly secured to electrical equipment 100, 200, 300, 400 arranged to be able to rotate the propeller 110.
  • the electrical equipment is linked to the supercharging compressor via the closure plate 142 which is held on a housing 144 by fixing screws 143 ⁇
  • the electrical equipment thus comprises the housing 144 which defines a generally cylindrical chamber 146 located inside said housing 144 ⁇
  • the closure plate 142 and the housing 144 together form the housing of an electric machine 140.
  • the electric machine 140 comprises a stator 150 housed in the chamber 146.
  • stator 150 forms a ring supporting electrical coils 152 arranged radially inside the chamber 146 so as to allow a shaft 160 to pass to the center of the stator 150.
  • a rear end 162 of the shaft 160 is held in the chamber 146 through a first bearing 170 held in a housing 148 formed in the bottom 149 of the chamber 146. Forwards, the shaft is also maintained by a s wherein the second bearing 172 is held on the shaft 160 through a spacer 177 holding the second bearing 172 relative to the closure plate 142 of the electrical machine 140 and the stator 150. to the housing 144 ⁇
  • the spacer 177 is made of material with the housing 144, forming for example an outgrowth of the wall delimiting the chamber 146.
  • the spacer 177 extends radially with respect to its wall, so as to forming a disk comprising an opening in its center for maintaining the second bearing 172.
  • the second bearing 172 is fitted into the spacer 177 to ensure its maintenance along the shaft l60.
  • the bearings 170 and 172 are aligned so that the shaft 160 passes to the center of the stator 150.
  • the shaft 160 comprises at least one permanent magnet 164 arranged to collaborate with the electrical coils 152 and the effect of the rotating magnetic field created at the electrical coils 152, rotate the shaft l60.
  • the propeller 110 held at a front end 163 of the shaft 160 and rotatably coupled to the shaft 160 is rotated.
  • an electric coil 152 is formed by the winding of a conductive element around an appendage 153 of the stator 150.
  • the electrical coils 152 are electrically powered via an electrical control module 180 comprising electronic components 182 for synchronizing the supply of the electric coils to generate a motor torque at the shaft 160.
  • the electrical control module 180 is located between the second bearing 172 and the closure plate 142 of the electrical machine 140. More specifically, the electrical control module 180 is fixed on the housing 144 by fixing screws 183 so that its support 184 is positioned radially with respect to the shaft 160.
  • the electrical control module 180 has an opening 186 at its center, to allow the passage of the shaft 160.
  • the electronic components 182 are positioned vis-à-vis the electrical coils 152 they feed.
  • the spacer 177 has passages 178 for electrically connecting the electronic components to the electrical coils.
  • the spacer 177 makes it possible to minimize the difference between the bearings 170 and 172 in order to limit the phenomenon of sagging in time of the shaft, due to the weight of one or more permanent magnets 164 fixed on the tree.
  • the electrical control module 180 is positioned between the closure plate 142 and the second bearing 172, so that the electrical module of control is mounted or disassembled independently of the second bearing.
  • the alignment of the shaft 160 with the stator 150 is not susceptible to change when the electrical control module is put in place or removed. The invention therefore allows easier mounting and maintenance of the electrical control module.
  • an electrical device 200 may comprise a shaft 160 comprising a first axial locking member formed by a shoulder 166 making it possible to block the axial displacement of the second bearing 172 in the direction of the stator 150.
  • the shaft may also comprise a second axial locking member formed by a radial bore 167 capable of holding a lug 168 in order to block the displacement of the second bearing 172 in the direction of the closure plate 142 of the electric machine 140.
  • electrical electrical equipment 300 may comprise a third axial locking member formed by an appendage 190.
  • appendix 190 may be made of material with the closure plate 142 or be attached and linked to the closure plate by means of fastening means such as for example by welding, gluing or fixing screws.
  • the appendix 190 makes it possible axially to block the second bearing 172 while resting on a lateral edge of said second bearing 172, preventing an axial movement towards the front.
  • the appendix 190 forms a spacer 190 blocking the movement of the second bearing 172 in the direction of the closure plate 142 of the electric machine.
  • the spacer 190 extends angularly all around the shaft 160 so as to allow better maintenance of the second bearing 172.
  • the spacer 177 shown in FIGURES 1 and 2 can also form a third axial locking member according to the invention.
  • the third or third axial locking members may be combined or substituted for the first and / or second axial locking members.
  • an electrical equipment 400 can combine the second and third embodiments in order to ensure an optimal maintenance of the second bearing 172 on the shaft 160. ie, combine the first axial locking member with the third axial locking members 177 and 190.
  • electrical equipment 500 may be a variant of the fourth embodiment, consisting of providing a passage 192 in the spacer 190.
  • the passage 192 is configured for the passage a measurement means 194 connected to the electrical control module 180, enabling said module to know in real time the angular position of the magnet 164 fixed on the shaft 160 relative to the electric coils 152.
  • the various embodiments of the invention described above can be made separately or be combined with each other in order to obtain other embodiments.
  • the second bearings 172 mentioned above correspond to a ball bearing as shown in FIG. 3. More precisely, the ball bearing comprises several balls 174, held between an inner ring 175 and an outer ring 176.
  • the ring The outer casing 176 is held in the housing 144 of the electric machine through the third locking members, and the inner ring 175 can be held by the first and / or second axial locking members described above.
  • the second bearings mentioned above can be slidably mounted on the shaft, so as to tolerate a certain degree of thermal expansion of the various components of the electric machine.

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Abstract

L'invention concerne un équipement électrique(100, 200, 300, 400, 500) agencée pour pouvoir coopérer avec un turbocompresseur pour moteur thermique, l'équipement électrique comprenant (i) un arbre (160) logé dans une chambre (146) d'un boitier (144), l'arbre (160) étant maintenu radialement par au moins un premier (170) et un deuxième (172) palier, (ii) une machine électrique (140) logé dans la chambre (146) du boîtier (144), la machine électrique (140)comprenant un stator (150) et un rotor couplé à l'arbre (160), (iii) un module électrique de commande (180) configuré pour générer un champs magnétique au niveau du stator (150) et provoquer une rotation du rotor, le deuxième palier (172) étant situé axialement entre le module électrique de commande (180) et le stator (150).

Description

ÉQUIPEMENT ÉLECTRIQUE COMPRENNANT ÉLECTROMACHINE ET MODULE DE COMMANDE
Domaine technique
La présente invention concerne le domaine technique de l'automobile et, plus particulièrement, un équipement électrique destiné à coopérer avec un compresseur de suralimentation pour moteur à explosion.
État de la technique antérieure
Afin d'accroître la puissance d'un moteur à explosion de type essence ou diesel, il est connu d'associer un turbocompresseur au moteur afin d'augmenter la pression de l'air remplissant les cylindres du moteur. Pour cela, le turbocompresseur comprend une première hélice mise en mouvement par les gaz rejetés par le moteur. La première hélice est couplée à une seconde hélice permettant de comprimer l'air entrant dans le moteur. Le taux de compression de l'air est donc proportionnel au débit des gaz rejetés par le moteur. Autrement dit, l'efficacité du turbocompresseur augmente lorsque le régime du moteur croît. Néanmoins, en dessous d'un régime critique du moteur, les gaz d'échappement ont un débit insuffisant pour entraîner la première hélice. Le turbocompresseur est alors inefficace tant que le moteur n'a pas atteint le régime critique. Cela se traduit par un temps de latence durant lequel le turbocompresseur est non opérationnel. Ce temps de latence est de l'ordre de quelques secondes.
Afin de diminuer le temps de latence, il est connu d'utiliser un compresseur de suralimentation électrique permettant de suppléer le turbocompresseur tant que le moteur thermique n'a pas atteint son régime critique. Le compresseur de suralimentation électrique comprend un équipement électrique apte à entraîner en rotation un arbre sur lequel est fixé à une de ses extrémités une hélice visant à exercer les mêmes fonctions que la seconde hélice du turbocompresseur. Pour cela, l'hélice est logée dans une chambre de compression délimitée vers l'arrière par une plaque de fermeture du moteur et vers l'avant par une volute positionnée sur la plaque de fermeture. La volute comprend une entrée d'air permettant à l'air ambiant d'alimenter l'hélice, et une sortie pour évacuer l'air compressé par l'hélice. L'hélice est couplée en rotation à un arbre maintenu par deux paliers. Un couple moteur est généré par l'équipement électrique afin d'entraîner en rotation l'arbre en créant un champ magnétique tournant entre un stator et un rotor lié à l'arbre. L'équipement électrique est commandé par un module électrique de commande configuré pour contrôler la mise en route de l'équipement électrique lorsque le moteur thermique est sollicité en bas régime, c'est-à-dire, en dessous de son régime critique. Le module électrique de commande est positionné au plus près du stator de manière à faciliter et réduire la longueur des connexions électriques entre le module électrique de commande et l'équipement électrique.
Le compresseur de suralimentation électrique permet avantageusement de réduire le temps de latence nécessaire pour que le moteur thermique développe la puissance souhaitée, de quelques secondes à quelques centaines de millisecondes. Un problème connu des compresseurs de suralimentation électriques est lié à la répartition des masses sur l'arbre. En effet, dans le cas où la répartition angulaire des masses autour de l'arbre n'est pas homogène, la mise en rotation de l'arbre peut exciter des modes raisonnants qui sont à l'origine d'une usure prématurée de l'arbre et/ou des paliers. Ce problème est accru avec des vitesses de rotation élevées. De manière comparable, la répartition axiale des masses sur l'arbre peut conduire à un comportement dynamique instable qui mène à une usure prématurée de l'arbre et/ou des paliers. On définit ainsi une vitesse critique comme la vitesse de rotation limite de l'arbre à partir de laquelle il s'endommage.
La présente invention a pour objet de répondre au moins en grande partie aux problèmes précédents et de conduire en outre à d'autres avantages qui apparaîtront au travers de la description qui suit.
Un but de l'invention est de proposer un nouvel équipement électrique afin de résoudre au moins un de ces problèmes
Un autre but de l'invention est d'augmenter la vitesse critique d'un tel équipement électrique.
Un autre but de l'invention est d'augmenter la fiabilité d'un tel équipement électrique lorsqu'il coopère avec un turbocompresseur pour moteur thermique.
Description de l'invention
Pour cela, l'invention conforme à son premier aspect propose un équipement électrique agencé pour pouvoir coopérer avec un compresseur de suralimentation pour moteur thermique tel que décrit ci- dessus. L'équipement électrique comprend (i) un arbre logé dans une chambre d'un boitier, l'arbre étant maintenu radialement par au moins un premier et un deuxième palier, (ii) une machine électrique logée dans la chambre du boîtier, la machine électrique comprenant un stator et un rotor couplé à l'arbre, (iii) un module électrique de commande configuré pour générer un champ magnétique au niveau du stator et provoquer une rotation du rotor.
L'équipement électrique se caractérise en ce que le deuxième palier est situé axialement entre le module électrique de commande et le stator.
Autrement dit, l'invention vise à rapprocher le deuxième palier situé entre la plaque de fermeture de la machine électrique et le stator, au plus près du stator. Pour cela, l'invention propose une nouvelle solution technique consistant à positionner le deuxième palier entre le stator et le module électrique de commande de sorte à diminuer la distance entre les paliers positionnés de chaque côté du stator. Ainsi, le poids d'un ou plusieurs aimants fixés sur l'arbre exerce une force moindre sur l'arbre par rapport au cas du compresseur de suralimentation décrit ci-dessus. De ce fait, pour un même poids d'aimant(s) fixé(s) sur l'arbre, un équipement électrique selon l'invention est moins sensible au phénomène de flexion de son arbre, susceptible d'endommager l'équipement électrique. De façon avantageuse, l'invention propose donc un équipement électrique plus fiable d'utilisation lorsqu'elle coopère avec un compresseur de suralimentation pour moteur thermique. En améliorant l'équilibrage de l'arbre et la répartition des masses le long de l'arbre entre les premier et deuxième paliers, la vitesse critique de l'équipement électrique conforme à l'invention est ainsi améliorée.
Selon un autre mode de réalisation, l'équipement électrique comprend un carter formé du boitier et d'une plaque avant. Selon un autre mode de réalisation, la plaque avant obture la chambre du boîtier.
Selon un autre mode de réalisation, le module électrique de commande est logé dans la chambre du boitier.
Selon un autre mode de réalisation, le module électrique de commande est situé entre le deuxième palier et la plaque avant. Selon un autre mode de réalisation, le module électrique de commande est positionné de façon radiale par rapport à l'arbre.
Selon un autre mode de réalisation, le premier palier est situé à proximité d'une extrémité arrière de l'arbre. De préférence, l'extrémité arrière de l'arbre est au plus proche du stator afin de minimiser la distance entre les paliers. Selon un autre mode de réalisation, le premier et le deuxième palier sont choisis parmi un type de palier comprenant un roulement à bille, un palier glissant et un palier à rouleaux.
Selon un autre mode de réalisation, l'arbre comprend un premier organe de blocage axial agencé pour bloquer axialement le deuxième palier sur l'arbre et empêcher un mouvement vers l'arrière du deuxième palier par rapport à l'arbre. En d'autres termes, le premier organe de blocage axial limite le déplacement du deuxième palier le long de l'arbre, en direction du stator.
Selon un autre mode de réalisation, l'arbre comprend un deuxième organe de blocage axial agencé pour bloquer axialement le deuxième palier sur l'arbre et empêcher un mouvement vers l'avant du deuxième palier par rapport à l'arbre. En d'autres termes, le deuxième organe de blocage axial limite le déplacement du deuxième palier le long de l'arbre, en direction de la plaque de fermeture obturant la chambre du boîtier.
En particulier, l'avant désigne le côté de l'arbre destiné à coopérer avec une hélice du compresseur de suralimentation ; l'arrière désigne le côté opposé de l'arbre par rapport au module électrique de commande.
Selon un autre mode de réalisation, le premier et/ou le deuxième organes de blocage axial sont rapportés et fixés sur l'arbre (l6o).
Selon un autre mode de réalisation, le premier et/ou le deuxième organes de blocage axial sont issus de matière avec l'arbre. Selon un autre mode de réalisation, le premier et/ou le deuxième organes de blocage axial sont formés par un épaulement au niveau de l'arbre.
Selon un autre mode de réalisation, l'équipement électrique comprend des troisièmes organes de blocage axial du deuxième palier par rapport au support. Selon une variante de réalisation préférée, les troisièmes organes de blocage axial sont formés par au moins une entretoise située axialement entre la plaque de fermeture obturant la chambre du boîtier et le deuxième palier, le deuxième palier étant en appui contre l'entretoise. Selon une autre variante de réalisation préférée, l'entretoise est issue de matière de la plaque de fermeture. Selon une autre variante de réalisation préférée, l'entretoise est rapportée et fixée solidairement à la plaque de fermeture.
Selon un autre mode de réalisation, le deuxième palier est monté sur une entretoise ou plaque support, rapportée et fixées solidairement au boîtier, l'entretoise s'étendant radialement entre le boîtier et l'arbre. Selon une variante, le deuxième palier est monté sur une entretoise issue de matière avec le boîtier, l'entretoise s'étendant radialement entre le boîtier et l'arbre.
Selon un autre mode de réalisation, l'entretoise comprend un ou plusieurs passages permettant de connecter électriquement le stator au module électrique de commande.
Selon un autre mode de réalisation, le module électrique de commande comporte au moins une ouverture permettant le passage de l'arbre à travers la module électrique de commande. Ainsi, le module électrique de commande peut-être positionné de façon radiale par rapport à l'arbre de sorte à faciliter la connexion électrique entre les composants électroniques présents sur le module électrique et les bobines électriques du stator.
Selon un deuxième aspect de l'invention, il est proposé également un système turbocompresseur comprenant une chambre de compression délimitée par une volute à l'intérieure de laquelle une hélice est entraînée en rotation par une équipement électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'hélice étant au moins couplée en rotation avec l'arbre.
Bien entendu, les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
Des modes de réalisation variés de l'invention sont prévus, intégrant selon l'ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.
Description des figures
Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-dessous qui se réfère aux dessins annexés suivants : la FIGURE 1 est une vue schématique d'une coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation d'un équipement électrique selon l'invention ; la FIGURE 2 est une vue schématique d'une coupe longitudinale d'un deuxième mode de réalisation d'un équipement électrique selon l'invention ;
la FIGURE 3 est une vue schématique d'une coupe longitudinale d'un troisième mode de réalisation d'un équipement électrique selon l'invention ;
- la FIGURE 4 est une vue schématique d'une coupe longitudinale d'un quatrième mode de réalisation d'un équipement électrique selon l'invention ;
la FIGURE 5 est une vue schématique d'une coupe longitudinale d'un cinquième mode réalisation d'un équipement électrique selon l'invention.
Les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs ; on pourra notamment imaginer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur. Cette sélection peut comprendre au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur.
En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s'oppose à cette combinaison sur le plan technique.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence. Description détaillée de l'invention
Pour rappel, la présente invention vise à proposer un équipement électrique qui soit plus fiable d'utilisation dans le temps lorsqu'il coopère avec un compresseur de suralimentation électrique, permettant également un montage ainsi qu'une maintenance plus aisée d'un module électrique de commande contrôlant la machine électrique. La FIGURE 1 illustre un premier mode de réalisation d'un compresseur de suralimentation selon l'invention, comprenant une hélice 110 présente dans une chambre de compression 120. La chambre de compression 120 est délimitée vers l'avant par une volute 130 et vers l'arrière par une plaque de fermeture 142. La volute 130 comprend une première ouverture 132 par laquelle l'air entre dans la chambre de compression 120, et une deuxième ouverture 134 au travers de laquelle l'air comprimé par l'hélice 110 est évacué. Bien entendu, la deuxième ouverture 134 est configurée pour être connectée aux cylindres d'un moteur thermique non représenté, par l'intermédiaire de moyens de connexion également non représentés afin de simplifier la compréhension de l'invention. La volute 130 est fixée sur la plaque de fermeture 142 par l'intermédiaire de vis de fixation 136.
Le compresseur de suralimentation est fixé solidairement à un équipement électrique 100, 200, 300, 400 agencé pour pouvoir entraîner en rotation l'hélice 110. Pour ce faire, l'équipement électrique est lié au compresseur de suralimentation par l'intermédiaire de la plaque de fermeture 142 qui est maintenue sur un boitier 144 par des vis de fixation 143· L'équipement électrique comprend ainsi le boîtier 144 qui délimite une chambre 146 de forme générale cylindrique située à l'intérieur dudit boîtier 144· La plaque de fermeture 142 et le boîtier 144 forment ensemble le carter d'une machine électrique 140. La machine électrique 140 comporte un stator 150 logé dans la chambre 146. Le stator 150 forme une couronne supportant des bobines électriques 152 disposées radialement à l'intérieur de la chambre 146 de manière à permettre à un arbre l60 de passer au centre du stator 150. Une extrémité arrière 162 de l'arbre l60 est maintenue dans la chambre 146 par l'intermédiaire d'un premier palier 170 maintenu dans un logement 148 ménagé dans le fond 149 de la chambre 146. Vers l'avant, l'arbre est aussi maintenu par un second palier 172 situé entre la plaque de fermeture 142 de la machine électrique 140 et le stator 150. Plus précisément, le second palier 172 est maintenu sur l'arbre l60 par l'intermédiaire d'une entretoise 177 maintenant le second palier 172 par rapport au boîtier 144· De préférence, l'entretoise 177 est issue de matière avec le boitier 144, formant par exemple une excroissance de la paroi délimitant la chambre 146. L'entretoise 177 s'étend radialement par rapport à sa paroi, de manière à former un disque comprenant une ouverture en son centre permettant le maintien du second palier 172. Selon le présent exemple, le second palier 172 est emmanché dans l'entretoise 177 afin d'assurer son maintien le long de l'arbre l60.
Bien entendu, les paliers 170 et 172 sont alignés de manière à ce que le l'arbre l60 passe au centre du stator 150. L'arbre l60 comprend au moins un aimant 164 permanent agencé pour pouvoir collaborer avec les bobines électriques 152 et, sous l'effet du champ magnétique tournant créé au niveau des bobines électriques 152, entraîner en rotation l'arbre l60. Par suite, l'hélice 110 maintenue à une extrémité avant 163 de l'arbre l60 et couplée en rotation avec l'arbre l60 est entraînée en rotation. De façon connue, une bobine électrique 152 est formée par l'enroulement d'un élément conducteur autour d'un appendice 153 du stator 150.
Les bobines électriques 152 sont alimentées électriquement par l'intermédiaire d'un module électrique de commande l80 comprenant des composants électroniques 182 permettant de synchroniser l'alimentation des bobines électriques pour générer un couple moteur au niveau de l'arbre l60. Le module électrique de commande l80 est situé entre le second palier 172 et la plaque de fermeture 142 de la machine électrique 140. Plus précisément, le module électrique de commande l80 est fixé sur le boîtier 144 par des vis de fixation 183 de sorte que son support 184 est positionné radialement vis-à-vis de l'arbre l60. Le module électrique de commande l80 comporte une ouverture 186 en son centre, pour permettre le passage de l'arbre l60. Ainsi, les composants électroniques 182 sont positionnés en vis-à-vis des bobines électriques 152 qu'ils alimentent. L'entretoise 177 comporte des passages 178 permettant de relier électriquement les composants électroniques aux bobines électriques.
De façon avantageuse, l'entretoise 177 permet de minimiser l'écart entre les paliers 170 et 172 afin de limiter le phénomène de fléchissement dans le temps de l'arbre, dû au poids d'un ou plusieurs aimants 164 permanents fixés sur l'arbre. Selon un autre avantage, le module électrique de commande l80 est positionné entre la plaque de fermeture 142 et le second palier 172, de sorte que le module électrique de commande est monté ou démonté indépendamment du second palier. Ainsi, l'alignement de l'arbre l60 avec le stator 150 n'est pas susceptible d'être modifié lorsque le module électrique de commande est mis en place ou retiré. L'invention permet donc un montage et une maintenance plus aisée du module électrique de commande. A présent, différentes variantes de l'invention sont présentées. Les mêmes références numériques sont utilisées pour décrire des éléments techniques identiques au premier mode de réalisation, dans les différents exemples ci-dessous.
Selon un deuxième mode de réalisation illustré à la FIGURE 2, un équipement électrique 200 selon l'invention peut comprendre un arbre l60 comportant un premier organe de blocage axial formé par un épaulement 166 permettant de bloquer le déplacement axial du second palier 172 en direction du stator 150. L'arbre peut également comprendre un deuxième organe de blocage axial formé par un alésage radial 167 apte à maintenir un ergot 168 afin de bloquer le déplacement du second palier 172 en direction de la plaque de fermeture 142 de la machine électrique 140.
Selon un troisième mode de réalisation illustré à la FIGURE 3, un équipement électrique 300 électrique selon l'invention peut comprendre un troisième organe de blocage axial formé par un appendice 190. Selon une première alternative, l'appendice 190 peut être issu de matière avec la plaque de fermeture 142 ou être rapporté et lié à la plaque de fermeture par l'intermédiaire de moyens de fixation tels que par exemple par soudage, collage ou vis de fixation. D'une manière générale, l'appendice 190 permet de bloquer axialement le second palier 172 en prenant appui sur un bord latéral dudit second palier 172, empêchant un mouvement axial vers l'avant. Plus précisément l'appendice 190 forme une entretoise 190 bloquant le déplacement du second palier 172 en direction de la plaque de fermeture 142 de la machine électrique. De préférence, l'entretoise 190 s'étend angulairement tout autour de l'arbre l60 de manière à permettre un meilleur maintien du second palier 172. Il est à noter que l'entretoise 177 représentée aux FIGURES 1 et 2, peut également former un troisième organe de blocage axial selon l'invention. Ainsi, de façon avantageuse, le ou les troisièmes organes de blocage axial peuvent être combinés ou se substituer au premier et/ou au second organes de blocage axial.
Selon un quatrième mode de réalisation illustré à la FIGURE 4, un équipement électrique 400 selon l'invention peut combiner le deuxième et troisième mode de réalisation afin d'assurer un maintien optimal du second palier 172 sur l'arbre l60, c'est à-dire, combiner le premier organe de blocage axial avec les troisièmes organes de blocage axiaux 177 et 190.
Selon un cinquième mode de réalisation illustré à la FIGURE 5, un équipement électrique 500 selon l'invention peut être une variante du quatrième mode de réalisation, consistant à ménager un passage 192 dans l'entretoise 190. Le passage 192 est configuré pour le passage d'un moyen de mesure 194 connecté au module électrique de commande l80, permettant audit module de connaître en temps réel la position angulaire de l'aimant 164 fixé sur l'arbre l60, par rapport aux bobines électriques 152. Bien entendu, les différents modes de réalisation de l'invention décrit ci-dessus peuvent être réalisés de façon distincte ou bien être combinés entre eux afin d'obtenir d'autres modes de réalisation.
De préférence, les seconds paliers 172 mentionnés ci-dessus correspondent à un roulement à billes tel que représenté en FIGURE 3· Plus précisément, le roulement à billes comprend plusieurs billes 174, maintenus entre une bague intérieure 175 et une bague extérieure 176. La bague extérieure 176 est maintenue au boîtier 144 de la machine électrique par l'intermédiaire des troisièmes organes de blocage, et la bague intérieure 175 peut être maintenue par le premier et/ou le second organe de blocage axiaux décrits ci- dessus.
Selon un mode de réalisation avantageux, les seconds paliers mentionnés ci-dessus peuvent être montés de façon glissante sur l'arbre, de sorte à tolérer un certain degré de dilatation thermique des différents composants de la machine électrique.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Notamment, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En particulier toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux.

Claims

Revendications
Équipement électrique (lOO, 200, 300, 400, 500) agencé pour pouvoir coopérer avec un compresseur de suralimentation pour moteur thermique, l'équipement électrique comprenant :
— un arbre (l6o) logé dans une chambre (l46) d'un boitier (144), l'arbre (l6o) étant maintenu radialement par au moins un premier (l70) et un deuxième (172) palier ;
— une machine électrique (l40) logée dans la chambre (l46) du boîtier (144), la machine électrique (l40) comprenant un stator (l50) et un rotor couplé à l'arbre (l6o) ;
— un module électrique de commande (l8o) configuré pour générer un champ magnétique au niveau du stator (l50) et provoquer une rotation du rotor ;
caractérisé en ce que le deuxième palier (172) est situé axialement entre le module électrique de commande (l8o) et le stator (l50).
Equipement électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le module électrique de commande (l8o) est logé dans la chambre (l46) du boîtier (144)·
Equipement électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'équipement électrique comprend un carter formé du boitier (144) et d'une plaque avant (142) et en ce que le module électrique de commande (l8o) est situé entre le deuxième palier (172) et la plaque avant (142).
Equipement électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier palier (l70) est situé à proximité d'une extrémité arrière (162) de l'arbre (160).
Equipement électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier et le deuxième palier (170, 172) sont choisis parmi un type de palier comprenant un roulement à bille, un palier glissant et un palier à rouleaux.
Equipement électrique selon l'une quelconque revendications précédentes, caractérisée en ce que l'arbre (l6o) comprend un premier organe de blocage axial (166) agencé pour bloquer axialement le deuxième palier (172) sur l'arbre (l6o) et empêcher un mouvement vers l'arrière du deuxième palier (172) par rapport à l'arbre (160).
Equipement électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'arbre (l6o) comprend un deuxième organe de blocage axial (167, 168) agencé pour bloquer axialement le deuxième palier (172) sur l'arbre (l6o) et empêcher un mouvement vers l'avant du deuxième palier (172) par rapport à l'arbre (160). 8. Équipement électrique selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que le premier ou le deuxième organe de blocage axial sont rapportés et fixés sur l'arbre (l6o).
9. Equipement électrique selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que le premier (l66) ou le deuxième (167, 168) organe de blocage axial sont issus de matière avec l'arbre (160).
10. Equipement électrique selon l'une quelconque revendications 6 à 9, caractérisée en ce que le premier ou le deuxième organes de blocage axial sont formés par un épaulement (166) au niveau de l'arbre (160).
11. Equipement électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des troisièmes organes de blocage axial (177, 190) du deuxième palier (172) par rapport au support (144)·
12. Equipement électrique selon la revendication précédente, les troisièmes organes de blocage axial étant formés par au moins une entretoise (l90) située axialement entre une plaque avant (142) obturant la chambre (146) du boîtier (144) et le deuxième palier (172), le deuxième palier (172) étant en appui contre l'entretoise (l90).
13. Equipement électrique selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'entretoise (l90) est issue de matière de la plaque avant (142).
14· Equipement électrique selon la revendication 12, caractérisée en ce que l'entretoise (l90) est rapportée et fixée solidairement à la plaque avant (142).
15. Equipement électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le deuxième palier (172) est monté sur une entretoise (177) rapportée et fixées solidairement au boîtier (144), l'entretoise (177) s'étendant radialement entre le boîtier (144) et l'arbre (160).
16. Equipement électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que le deuxième palier (172) est monté sur une entretoise (177) issue de matière avec le boîtier (144), l'entretoise (177) s'étendant radialement entre le boîtier (144) et l'arbre (160).
17. Equipement électrique selon l'une quelconque des revendications 15 ou 16, caractérisée en ce que l'entretoise (177) comprend un ou plusieurs passages (178) permettant de connecter électriquement le stator (l50) au module électrique de commande (180). Compresseur de suralimentation électrique comprenant une chambre de compression (l20) délimitée par une volute (l30) à l'intérieure de laquelle une hélice (lio) est entraînée en rotation par un équipement électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'hélice (lio) étant au moins couplée en rotation avec l'arbre (l6o).
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