EP1152153A1 - Ventilateur pour véhicule automobile muni d'aubes directrices - Google Patents

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EP1152153A1 EP01110744A EP01110744A EP1152153A1 EP 1152153 A1 EP1152153 A1 EP 1152153A1 EP 01110744 A EP01110744 A EP 01110744A EP 01110744 A EP01110744 A EP 01110744A EP 1152153 A1 EP1152153 A1 EP 1152153A1
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Stéphane MOREAU
Manuel Henner
Pierre Baude
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Valeo Thermique Moteur SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/541—Specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/542—Bladed diffusers
    • F04D29/544—Blade shapes

Definitions

  • the invention relates to a fan for a motor vehicle, especially for the cooling of the drive motor, comprising a stator and a rotor capable of rotating relative to to the stator around an axis in order to produce an air flow in the direction of said axis, the rotor and the stator having respectively blades and guide vanes which extend substantially radially in said air flow, the guide vanes being located downstream of the blades by compared to this one.
  • the rotor or propeller of an axial fan produces a movement substantially helical air, and the guide vanes have the function of straightening this movement for the make it parallel to the axis and thus improve the yield aerodynamics of the fan.
  • the guide vanes used so far in fans automobiles had an axial length, i.e. a dimension in the direction of the axis of rotation of the rotor, of the order of 20 mm, which was considered to be sufficient to ensure effective recovery of the flow of air.
  • axial length i.e. a dimension in the direction of the axis of rotation of the rotor, of the order of 20 mm, which was considered to be sufficient to ensure effective recovery of the flow of air.
  • new means of analysis have revealed that was nothing, and that the known blades left a significant circumferential component of the movement of the air flow.
  • the object of the invention is to optimize the characteristics geometry of the guide vanes so as to obtain a practically perfect recovery of the air flow.
  • the invention relates in particular to a fan of the kind defined in introduction, and provides that the axial length of the blades guidelines is at least equal to 40 mm.
  • Figure 1 is a perspective view of a fan according the invention.
  • Figure 2 is a partial view of the stator according to a radial direction, showing the flattened cross section of a directing dawn.
  • the fan shown in Figure 1 for the vehicle drive motor cooling automotive, includes a stator 1 and a rotor 2.
  • the rotor 2 has a bowl-shaped hub 3 having a wall cylindrical of revolution 4, from which blades propeller 5 extend substantially radially outward, and a curved bottom 6.
  • a cylindrical wall of revolution 7, preferably of the same diameter as the wall 4, is located axially opposite it, opposite the bottom 6, and forms a central core for stator 1, from from which guide vanes 8 extend substantially radially outward, substantially on the same radial height than the blades 5.
  • the core 7 and the hub 3 are respectively secured to the stator and the rotor of a electric motor housed inside the core and the hub.
  • the radially outer ends of the vanes 8 can be mutually connected by a ring annular peripheral not shown, the latter can also, like the core 7, be formed of a single piece with the blades, in particular by molding of material plastic or a magnesium-based material.
  • FIG. 2 partially shows the core 7 of the stator, in projection in a radial direction, as well as the section flattened transverse of a guide vane 8, that is to say the closed plane curve obtained by cutting the dawn by a surface cylindrical of revolution around the axis of the fan, and by unwinding flat this cylindrical surface in the plane of the figure.
  • This flattened cross section has a airplane wing profile, the rope 10 of which is inclined by acute angle ⁇ relative to a radial plane such as that containing the downstream end 11 of the stator.
  • the invention provides that the angle ⁇ , or setting angle, is between 25 and 35 °, and decreases gradually when the cross section moves away from the axis, at least over the last 30% of the radial extent of dawn.
  • Figure 2 also shows the axial length L of dawn 8, which according to the invention is advantageously understood between 40 and 60 mm.

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Abstract

Pour assurer un redressement optimal du flux d'air, la longueur axiale (L) des aubes directrices est comprise entre 40 et 60 mm, et leur angle d'inclinaison Ω par rapport à un plan radial est compris entre 25 et 35 °. <IMAGE>

Description

L'invention concerne un ventilateur pour véhicule automobile, notamment pour le refroidissement du moteur d'entraínement, comprenant un stator et un rotor propre à tourner par rapport au stator autour d'un axe dé manière à produire un flux d'air dans la direction dudit axe, le rotor et le stator présentant respectivement des pales et des aubes directrices qui s'étendent sensiblement radialement dans ledit flux d'air, les aubes directrices étant situées en aval des pales par rapport à celui-ci.
Le rotor ou hélice d'un ventilateur axial produit un mouvement sensiblement hélicoïdal de l'air, et les aubes directrices ont pour fonction de redresser ce mouvement pour le rendre parallèle à l'axe et améliorer ainsi le rendement aérodynamique du ventilateur.
Les aubes directrices utilisées jusqu'ici dans les ventilateurs automobiles avaient une longueur axiale, c'est-à-dire une dimension dans la direction de l'axe de rotation du rotor, de l'ordre de 20 mm, qui était considérée comme suffisante pour assurer un redressement efficace du flux d'air. Or, de nouveaux moyens d'analyse ont révélé qu'il n'en était rien, et que les aubes connues laissaient subsister une composante circonférentielle non négligeable du mouvement du flux d'air.
Le but de l'invention est d'optimiser les caractéristiques géométriques des aubes directrices de manière à obtenir un redressement pratiquement parfait du flux d'air.
L'invention vise notamment un ventilateur du genre défini en introduction, et prévoit que la longueur axiale des aubes directrices est au moins égale à 40 mm.
Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou alternatives, sont énoncées ci-après:
  • La longueur axiale des aubes directrices est au plus égale à 60 mm. Au-delà de cette valeur, l'encombrement axial du stator augmente sans aucun bénéfice en ce qui concerne le rendement aérodynamique.
  • L'angle aigu Ω entre la corde de la section transversale aplatie d'une aube et un plan radial est compris entre 25 et 35 °.
  • L'angle Ω décroít progressivement au moins sur les derniers 30 % de l'étendue radiale de l'aube.
  • Les aubes ont une cambrure aérodynamique comprise entre 1,5 et 2,5.
  • Les aubes sont réalisées d'une seule pièce avec un noyau central sensiblement annulaire à partir duquel elles s'étendent sensiblement radialement vers l'extérieur.
  • Les aubes sont réalisées d'une seule pièce avec une bague périphérique annulaire à partir duquel elles s'étendent sensiblement radialement vers l'intérieur.
  • Les aubes sont moulées en un matériau choisi parmi une matière plastique et/ou un matériau à base de magnésium.
  • Le stator et le rotor ont un diamètre extérieur compris entre 200 et 500 mm.
  • Le rotor est propre à tourner à une vitesse comprise entre 1500 et 4000 t/min.
Les caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant aux dessins annexés.
La figure 1 est une vue en perspective d'un ventilateur selon l'invention.
La figure 2 est une vue partielle du stator selon une direction radiale, montrant la section transversale aplatie d'une aube directrice.
Le ventilateur représenté sur la figure 1, destiné au refroidissement du moteur d'entraínement d'un véhicule automobile, comprend un stator 1 et un rotor 2. Le rotor 2 comporte un moyeu 3 en forme de bol présentant une paroi cylindrique de révolution 4, à partir de laquelle des pales d'hélice 5 s'étendent sensiblement radialement vers l'extérieur, et un fond bombé 6. Une paroi cylindrique de révolution 7, de préférence de même diamètre que la paroi 4, est située axialement en vis à vis de celle-ci, à l'opposé du fond 6, et forme un noyau central pour le stator 1, à partir duquel des aubes directrices 8 s'étendent sensiblement radialement vers l'extérieur, sensiblement sur la même hauteur radiale que les pales 5. Le noyau 7 et le moyeu 3 sont solidaires respectivement du stator et du rotor d'un moteur électrique logé à l'intérieur du noyau et du moyeu. De manière connue, les extrémités radialement extérieures des aubes 8 peuvent être mutuellement reliées par une bague périphérique annulaire non représentée, cette dernière pouvant en outre, de même que le noyau 7, être formée d'une seule pièce avec les aubes, notamment par moulage de matière plastique ou d'un matériau à base de magnésium.
La figure 2 montre en partie le noyau 7 du stator, en projection dans une direction radiale, ainsi que la section transversale aplatie d'une aube directrice 8, c'est-à-dire la courbe fermée plane obtenue en coupant l'aube par une surface cylindrique de révolution autour de l'axe du ventilateur, et en déroulant à plat cette surface cylindrique dans le plan de la figure. Cette section transversale aplatie présente un profil en aile d'avion, dont la corde 10 est inclinée d'un angle aigu Ω par rapport à un plan radial tel que celui contenant l'extrémité aval 11 du stator. L'invention prévoit que l'angle Ω, ou angle de calage, est compris entre 25 et 35 °, et décroít progressivement lorsque la section transversale s'éloigne de l'axe, au moins sur les derniers 30 % de l'étendue radiale de l'aube.
La figure 2 fait également apparaítre la longueur axiale L de l'aube 8, qui selon l'invention est avantageusement comprise entre 40 et 60 mm.
On y voit en outre la distance hmax entre le squelette (ou ligne médiane) 12 du profil de l'aube et la corde 10 de longueur ℓ.
La cambrure aérodynamique est la cambrure C du squelette 12. Elle est calculée à partir de hmax et de ℓ par la formule suivante C = hmax ℓ .K, K étant une constante empirique qui dépend de la géométrie et de l'aérodynamisme du stator.
On a constaté que les valeurs optimisées proposées par l'invention conviennent dans toute la gamme des diamètres extérieurs et des vitesses de rotation utilisés pour les ventilateurs automobiles, c'est-à-dire de 200 à 500 mm et de 1500 à 4000 t/min.

Claims (10)

  1. Ventilateur pour véhicule automobile, notamment pour le refroidissement du moteur d'entraínement, comprenant un stator (1) et un rotor (2) propre à tourner par rapport au stator autour d'un axe de manière à produire un flux d'air dans la direction dudit axe, le rotor et le stator présentant respectivement des pales (5) et des aubes directrices (8) qui s'étendent sensiblement radialement dans ledit flux d'air, les aubes directrices étant situées en aval des pales par rapport à celui-ci, caractérisé en ce que la longueur axiale (L) des aubes directrices est au moins égale à 40 mm.
  2. Ventilateur selon la revendication 1, dans lequel la longueur axiale (L) des aubes directrices (8) est au plus égale à 60 mm.
  3. Ventilateur selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel l'angle aigu Ω entre la corde (10) de la section transversale aplatie d'une aube et un plan radial (11) est compris entre 25 et 35 °.
  4. Ventilateur selon la revendication 3, dans lequel l'angle Ω décroít progressivement au moins sur les derniers 30 % de l'étendue radiale de l'aube.
  5. Ventilateur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les aubes (8) ont une cambrure aérodynamique comprise entre 1,5 et 2,5.
  6. Ventilateur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les aubes (8) sont réalisées d'une seule pièce avec un noyau central (7) sensiblement annulaire à partir duquel elles s'étendent sensiblement radialement vers l'extérieur.
  7. Ventilateur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les aubes sont réalisées d'une seule pièce avec une bague périphérique annulaire à partir duquel elles s'étendent sensiblement radialement vers l'intérieur.
  8. Ventilateur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les aubes sont moulées en un matériau choisi parmi une matière plastique et/ou un matériau à base de magnésium.
  9. Ventilateur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le stator (1) et le rotor (2) ont un diamètre extérieur compris entre 200 et 500 mm.
  10. Ventilateur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le rotor (2) est propre à tourner à une vitesse comprise entre 1500 et 4000 t/min.
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