FR3060896A1 - ELECTRIC COMPRESSOR WITH COOLING CIRCUIT - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un compresseur électrique (1) comportant au moins une roue (3) de compresseur entrainée par un moteur électrique (5), le moteur électrique (5) permettant la mise en rotation d'un arbre (6) du compresseur électrique via des roulements (7, 7'), et comportant au moins une partie d'un circuit de refroidissement (10), parcouru par un fluide refroidissement, disposée autour du moteur (5) électrique, le fluide parcourant le circuit (10) de refroidissement est de l'huile permettant de lubrifier les roulements (7, 7').The present invention relates to an electric compressor (1) comprising at least one wheel (3) compressor driven by an electric motor (5), the electric motor (5) for rotating a shaft (6) of the electric compressor via bearings (7, 7 '), and comprising at least a portion of a cooling circuit (10), traversed by a cooling fluid, arranged around the electric motor (5), the fluid flowing through the circuit (10) of cooling is oil to lubricate the bearings (7, 7 ').
Description
© N° de publication : 3 060 896 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national : 16 62811 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE© Publication number: 3,060,896 (to be used only for reproduction orders) (© National registration number: 16 62811 ® FRENCH REPUBLIC
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLENATIONAL INSTITUTE OF INDUSTRIAL PROPERTY
COURBEVOIE © Int Cl8 : H 02 K 9/19 (2017.01), F 04 D 29/58COURBEVOIE © Int Cl 8 : H 02 K 9/19 (2017.01), F 04 D 29/58
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1A1 PATENT APPLICATION
COMPRESSEUR ELECTRIQUE AVEC CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT.ELECTRIC COMPRESSOR WITH COOLING CIRCUIT.
FR 3 060 896 - A1 (3j) La présente invention concerne un compresseur électrique (1 ) comportant au moins une roue (3) de compresseur entraînée par un moteur électrique (5), le moteur électrique (5) permettant la mise en rotation d'un arbre (6) du compresseur électrique via des roulements (7, 7j, et comportant au moins une partie d'un circuit de refroidissement (10), parcouru par un fluide refroidissement, disposée autour du moteur (5) électrique, le fluide parcourant le circuit (10) de refroidissement est de l'huile permettant de lubrifier les roulements (7, 7j.FR 3 060 896 - A1 (3j) The present invention relates to an electric compressor (1) comprising at least one compressor wheel (3) driven by an electric motor (5), the electric motor (5) allowing the rotation of '' a shaft (6) of the electric compressor via bearings (7, 7d, and comprising at least part of a cooling circuit (10), traversed by a cooling fluid, arranged around the electric motor (5), the fluid running through the cooling circuit (10) is oil used to lubricate the bearings (7, 7j.
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COMPRESSEUR ELECTRIQUE AVEC CIRCUIT DE REFROIDISSEMENTELECTRIC COMPRESSOR WITH COOLING CIRCUIT
La présente invention concerne le domaine des compresseurs électriques, et plus particulièrement un compresseur électrique de suralimentation pour véhicule automobile avec un circuit de refroidissement et des roulements améliorés.The present invention relates to the field of electric compressors, and more particularly an electric supercharger for a motor vehicle with a cooling circuit and improved bearings.
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.In the context of the invention, an electric compressor is a device, used for supercharging a heat engine, operating with an electric motor driving a compressor wheel and comprising an electronic assembly.
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.The electric compressor is placed on the air intake line of an internal combustion engine, in addition for example to a turbocharger. The electric compressor plays the same role as the turbocharger, namely to increase the pressure of admission of the fresh gases into the engine, but is used in particular during transient phases to alleviate the problems of response time of the turbocharger.
Actuellement, un tel compresseur comporte des roulements, permettant la mise en rotation d'une roue de compresseur via un arbre, dont la lubrification est réalisée par une quantité de graisse prédéfinie pour la durée de vie totale du roulement. Cette quantité de graisse peut être un facteur limitant à la durée de vie des roulements.Currently, such a compressor includes bearings, allowing the rotation of a compressor wheel via a shaft, the lubrication of which is carried out by a predefined quantity of grease for the total lifetime of the bearing. This amount of grease can be a limiting factor in the life of the bearings.
De plus, dans de tels dispositifs, il est nécessaire de refroidir le moteur électrique mais également l'ensemble électronique.In addition, in such devices, it is necessary to cool the electric motor but also the electronic assembly.
Les compresseurs actuels ne permettent pas de refroidir de façon optimisée. Il existe donc un besoin d'améliorer ce refroidissement.Current compressors do not allow optimum cooling. There is therefore a need to improve this cooling.
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 lubrification des roulements et le circuit de refroidissement est amélioré, permettant ainsi d'optimiser le refroidissement de l'électronique et la fiabilité des roulements.The present invention therefore aims to overcome one or more of the drawbacks of the devices of the prior art by proposing an electric compressor whose lubrication of the bearings and the cooling circuit is improved, thus making it possible to optimize the cooling of the electronics. and the reliability of the bearings.
Pour cela la présente invention propose un compresseur électrique comportant au moins une roue de compresseur entraînée par un moteur électrique, le moteur électrique permettant la mise en rotation d'un arbre du compresseur électrique via des roulements, et comportant au moins une partie d'un circuit de refroidissement, parcouru par un fluide refroidissement, disposée autour du moteur électrique, le fluide parcourant le circuit de refroidissement est de l'huile permettant de lubrifier les roulements.For this, the present invention provides an electric compressor comprising at least one compressor wheel driven by an electric motor, the electric motor allowing the rotation of a shaft of the electric compressor via bearings, and comprising at least part of a cooling circuit, traversed by a cooling fluid, arranged around the electric motor, the fluid traversing the cooling circuit is oil making it possible to lubricate the bearings.
L'huile circulant dans le circuit de refroidissement présente l'avantage de pouvoir également être utilisée pour lubrifier les roulements du compresseur électrique, ce qui permet une utilisation optimisée de l'huile moteur.The oil circulating in the cooling circuit has the advantage that it can also be used to lubricate the bearings of the electric compressor, which allows optimized use of engine oil.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le circuit de refroidissement comporte au moins un conduit de communication avec les roulements.According to one embodiment of the invention, the cooling circuit comprises at least one conduit for communication with the bearings.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le circuit de refroidissement comporte un conduit d'arrivée d'huile.According to one embodiment of the invention, the cooling circuit comprises an oil inlet pipe.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le circuit de refroidissement comporte un conduit d'évacuation d'huile.According to one embodiment of the invention, the cooling circuit comprises an oil discharge pipe.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à aimant permanent ou à réluctance variable.According to one embodiment of the invention, the electric motor is a permanent magnet or variable reluctance motor.
L'invention concerne également l'utilisation du compresseur électrique selon l'invention dans un moteur à combustion interne ou à pile à combustible.The invention also relates to the use of the electric compressor according to the invention in an internal combustion or fuel cell engine.
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 à la figure annexée, donnée à titre d'exemple, qui est une représentation schématique en coupe montrant un compresseur électrique selon l'invention.Other objects, characteristics and advantages of the invention will be better understood and will appear more clearly on reading the description made below, with reference to the appended figure, given by way of example, which is a representation schematic section showing an electric compressor according to the invention.
La présente invention concerne un compresseur électrique 1.The present invention relates to an electric compressor 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 continu ou alternatif, ou tout type de moteur électrique du même type.In the context of the invention, the expression “electric compressor 1” means an air compressor, volumetric or not and for example centrifugal or radial, driven by an electric motor, with the aim of supercharging a heat engine. According to one embodiment of the invention, the electric motor is an asynchronous DC or alternating current motor, or any type of electric motor of the same type.
Plus précisément, selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à réluctance variable (également appelée machine SRM pour Switched Réluctance Motor selon la terminologie anglaise).More specifically, according to one embodiment of the invention, the electric motor is a variable reluctance motor (also called SRM machine for Switched Reluctance Motor according to English terminology).
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le moteur est un moteur à aimant permanent.According to another embodiment of the invention, the motor is a permanent magnet motor.
La figure 1 illustre un exemple de compresseur 1 électrique. Le compresseur électrique 1 comprend au moins un moteur électrique 5, et une roue 3 de compresseur. Le moteur électrique 5 est disposé dans un dans le logement 4 du compresseur 1, ou corps de compresseur. Le moteur électrique 5 comporte au moins un rotor 52 et un stator 51. Le moteur électrique 5 permet la mise en rotation d'un arbre 6 du compresseur électrique via des roulements 7, 7'. L'arbre 6 entraîne 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 entraîne en rotation la roue 3 du compresseur.Figure 1 illustrates an example of an electric compressor 1. The electric compressor 1 comprises at least one electric motor 5, and a compressor wheel 3. The electric motor 5 is arranged in one in the housing 4 of the compressor 1, or compressor body. The electric motor 5 comprises at least one rotor 52 and a stator 51. The electric motor 5 allows the rotation of a shaft 6 of the electric compressor via bearings 7, 7 '. The shaft 6 thus rotates the wheel 3 of the compressor 1. More precisely, one end of the shaft 6 is driven in rotation by the electric motor, and another end of the shaft 6 rotates the wheel 3 of the compressor .
Selon un mode de réalisation de l'invention les roulements 7, 7' sont disposés de part et d'autre du moteur 5 électrique par rapport à l'axe X de l'arbre 6.According to one embodiment of the invention, the bearings 7, 7 ′ are arranged on either side of the electric motor 5 relative to the axis X of the shaft 6.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les roulements 7, 7' sont disposés du même coté par rapport à l'axe X de l'arbre 6.According to another embodiment of the invention, the bearings 7, 7 'are arranged on the same side with respect to the axis X of the shaft 6.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur 1 comporte de manière classique une volute 2 permettant le passage de l'air du compresseur 1. La roue 3 du compresseur est disposée dans la volute 2.According to one embodiment of the invention, the compressor 1 conventionally comprises a scroll 2 allowing the passage of air from the compressor 1. The wheel 3 of the compressor is disposed in the scroll 2.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la roue du compresseur 1 est une roue à aubes.According to one embodiment of the invention, the wheel of the compressor 1 is a paddle wheel.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur 1 comporte un ensemble électronique 9 permettant de commander le compresseur 1 électrique. Dans le cadre de l'invention, on entend par ensemble électronique 9, l'électronique de puissance et/ou de contrôle. Plus précisément l'ensemble électronique est composé de la carte de contrôle électronique, du module de puissance, d'au moins une capacité de filtrage, d'au moins une inductance.According to one embodiment of the invention, the compressor 1 comprises an electronic assembly 9 making it possible to control the electric compressor 1. In the context of the invention, the term “electronic assembly 9” means power and / or control electronics. More precisely, the electronic assembly is composed of the electronic control card, the power module, at least one filtering capacity, at least one inductance.
Selon un mode de réalisation de l'invention, au moins une partie de l'ensemble électronique 9 est disposée à une extrémité de l'arbre 6 opposée à l'extrémité ou est située la roue 3, illustré figure 1.According to one embodiment of the invention, at least part of the electronic assembly 9 is arranged at one end of the shaft 6 opposite the end where the wheel 3 is located, illustrated in FIG. 1.
Selon un mode de réalisation de l'invention, au moins une partie de l'ensemble électronique est disposée à l'arrière de la roue 3, entre la roue 3 et le moteur 5 électrique, non illustré.According to one embodiment of the invention, at least a part of the electronic assembly is arranged at the rear of the wheel 3, between the wheel 3 and the electric motor 5, not illustrated.
Dans le cadre de l'invention le compresseur électrique 1 comporte un circuit 10 de refroidissement.In the context of the invention, the electric compressor 1 includes a cooling circuit 10.
Selon un mode de réalisation de l'invention, au moins une partie du circuit de refroidissement 10 est disposée autour du moteur 5 électrique. Plus précisément, au moins une partie du circuit 10 de refroidissement est disposé entre le moteur 5 électrique et le logement 4 du compresseur.According to one embodiment of the invention, at least part of the cooling circuit 10 is arranged around the electric motor 5. More specifically, at least part of the cooling circuit 10 is disposed between the electric motor 5 and the housing 4 of the compressor.
Le circuit 10 de refroidissement est disposé au niveau de la face arrière de l'ensemble électronique, c'est-à-dire celle orientée vers l'intérieur du compresseur 1.The cooling circuit 10 is arranged at the rear face of the electronic assembly, that is to say the one facing the interior of the compressor 1.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le circuit de refroidissement 10 est formé par un logement de refroidissement indépendant du logement 4 du compresseur.According to one embodiment of the invention, the cooling circuit 10 is formed by a cooling housing independent of the housing 4 of the compressor.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le circuit 10 de refroidissement a toute forme lui permettant de refroidir les éléments essentiels du compresseur électrique tels que l'électronique et le moteur électrique, tout en permettant d'optimiser les dimensions du compresseur électrique.According to one embodiment of the invention, the cooling circuit 10 has any shape allowing it to cool the essential elements of the electric compressor such as the electronics and the electric motor, while making it possible to optimize the dimensions of the electric compressor.
Le circuit 10 de refroidissement est parcouru par un fluide qui, dans le cadre de l'invention, est de l'huile.The cooling circuit 10 is traversed by a fluid which, in the context of the invention, is oil.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'huile circulant dans le circuit 10 de refroidissement, est celle du circuit d'huile du moteur de véhicule dans lequel est disposé le compresseur 5 électrique.According to one embodiment of the invention, the oil circulating in the cooling circuit 10 is that of the vehicle engine oil circuit in which the electric compressor 5 is arranged.
L'huile circulant dans le circuit 10 de refroidissement présente l'avantage de pouvoir également être utilisée pour lubrifier les roulements 7, 7' du compresseur 1 électrique, ce qui permet une utilisation optimisée de l'huile moteur.The oil circulating in the cooling circuit 10 has the advantage that it can also be used to lubricate the bearings 7, 7 'of the electric compressor 1, which allows optimized use of the engine oil.
Pour cela, le circuit 10 de refroidissement comporte au moins un conduit 11 de communication avec les roulements 7.For this, the cooling circuit 10 comprises at least one conduit 11 for communication with the bearings 7.
Ce conduit 11 de communication permet d'amener et d'évacuer l'huile dans les roulements 7, 7'.This communication conduit 11 makes it possible to bring and evacuate the oil in the bearings 7, 7 '.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la lubrification des roulements 7, 7' est ainsi réalisée par circulation d'huile ou par jet d'huile. La pression est par exemple inférieure à 4 bars.According to one embodiment of the invention, the lubrication of the bearings 7, 7 'is thus carried out by oil circulation or by oil jet. The pressure is for example less than 4 bars.
Dans tous les cas, l'huile est amenée d'un côté du roulement, le traverse, et s'écoule du côté opposé, elle est ensuite par exemple filtrée et refroidie, puis remise dans le circuit 10 de refroidissement.In all cases, the oil is brought to one side of the bearing, passes through it, and flows to the opposite side, it is then, for example, filtered and cooled, then returned to the cooling circuit 10.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le circuit 10 de refroidissement comporte un conduit 12 d'arrivée d'huile. Ce conduit 12 d'arrivée d'huile permet d'alimenter le circuit de refroidissement en huileAccording to one embodiment of the invention, the cooling circuit 10 includes an oil inlet pipe 12. This oil inlet duct 12 makes it possible to supply the cooling circuit with oil
Selon un mode de réalisation de l'invention, le circuit 10 de refroidissement comporte un conduit 13 d'évacuation d'huile. Ce conduit 13 d'évacuation d'huile permet d'évacuer l'huile vers le circuit d'huile par exemple du moteur d'un véhicule.According to one embodiment of the invention, the cooling circuit 10 comprises a pipe 13 for discharging oil. This oil evacuation duct 13 makes it possible to evacuate the oil to the oil circuit, for example from the engine of a vehicle.
Une telle configuration optimise le refroidissement de l'ensemble 9 électronique et du moteur 5 électrique et permet de diminuer l'encombrement du compresseur.Such a configuration optimizes the cooling of the electronic assembly 9 and of the electric motor 5 and makes it possible to reduce the size of the compressor.
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 de véhicule automobileA compressor according to the invention is used in a combustion engine, and for example an internal combustion or fuel cell engine of a motor vehicle
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 supportées par la description.The scope of the present invention is not limited to the details given above and allows embodiments in many other specific forms without departing from the scope of the invention. Consequently, the present embodiments should be considered by way of illustration, and can be modified without however departing from the scope defined by the claims supported by the description.
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