FR3110204A1 - Ventilateur centrifuge et machine électrique tournante - Google Patents
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Abstract
Un ventilateur centrifuge (1) inclus dans une machine électrique tournante ou similaire est configuré avec une plaque principale (2) ayant une multitude de pales en forme de plaque (4) prévues en une forme d’anneau dans une périphérie d’un axe de rotation et formées dans une plage telle qu’un diamètre augmente en allant de l’avant vers l’arrière dans une direction de rotation. La pale (4) est prévue érigée à partir d’une plaque en forme de bras (3) en saillie sur un côté diamètre extérieur d’une portion de face plate de la plaque principale (2), au moins l’une de la multitude de pales (4) a une portion courbée (4c) dans une portion d’une portion de face configurant la pale (4), et une région de la pale (4) dans laquelle est prévue la portion courbée (4c) est formée sous une forme enfoncée vers l’avant dans la direction de rotation.
Figure pour l’abrégé : Figure 1
Description
Domaine de l’invention
La présente demande concerne un ventilateur centrifuge et une machine électrique tournante.
Art antérieur
Un ventilateur centrifuge est utilisé en tant que composant constitutif d’une machine électrique tournante telle qu’un générateur de courant alternatif monté sur un véhicule. Diverses formes de pales ont été proposées pour un ventilateur centrifuge existant, dans le but d’améliorer les caractéristiques de circulation d’air et de réduire le bruit.
Par exemple, un exemple dans lequel une pale utilisée en tant que ventilateur de refroidissement d’un générateur de courant alternatif est telle qu’une plaque métallique est formée sous une forme fléchie de manière à former un angle prédéterminé vis-à-vis d’une plaque principale a été divulgué (par exemple, voir le document de littérature brevet 1).
De plus, une réduction du bruit par des supports d’un carter qui loge une roue en tant que ventilateur centrifuge existant, qui sont agencés à différents intervalles dans une direction circonférentielle, a été divulguée (par exemple, voir le document de littérature brevet 2).
Document de la littérature brevet 1 : JP-A-9-154256
Document de la littérature brevet 2 : brevet japonais n° 5727833
La pale de ventilateur de refroidissement divulguée dans le document de la littérature brevet 1 est d’une forme dans laquelle une portion d’extrémité d’une plaque principale est fléchie selon un angle prédéterminé, ce qui permet un cas où une circulation d’air en direction axiale augmente, mais une circulation d’air globale et une circulation d’air en direction centrifuge sont limitées.
De plus, le ventilateur centrifuge divulgué dans le document de littérature brevet 2 est tel que, bien que le bruit puisse être réduit grâce à une transformation de carter, une multitude de ventilateurs sont de la même forme, et il n’est pas fait mention d’une amélioration des caractéristiques de circulation d’air due à la transformation de forme de pale.
La présente demande a été conçue pour résoudre les types de problèmes décrits ci-avant et vise à obtenir un ventilateur centrifuge permettant de réguler les caractéristiques de la circulation d’air et d’améliorer les propriétés de refroidissement, en transformant une forme de pale, et à obtenir une machine électrique tournante qui comporte le ventilateur centrifuge.
Un ventilateur centrifuge divulgué dans la présente demande comporte une plaque principale ayant une multitude de pales en forme de plaque prévues en une forme d’anneau dans une périphérie d’un axe de rotation et formées dans une plage telle qu’un diamètre augmente en allant de l’avant vers l’arrière dans une direction de rotation, et est caractérisé en ce que la pale est prévue érigée à partir d’une portion de face plate de la plaque principale, au moins l’une de la multitude de pales a une portion courbée dans une portion d’une portion de face configurant la pale, et une région de la pale dans laquelle la portion courbée est prévue est d’une forme enfoncée vers l’avant dans la direction de rotation.
Dans des modes de réalisation préférés de l’invention, la portion courbée est prévue dans une portion de bord arrière positionnée sur un côté diamètre extérieur de la pale.
Dans des modes de réalisation préférés de l’invention, la portion courbée est prévue plus loin d’un côté diamètre intérieur qu’une portion de bord arrière positionnée sur un côté diamètre extérieur de la pale.
Dans des modes de réalisation préférés de l’invention, une région dans laquelle est prévue la portion courbée de la pale est prévue sous une forme telle qu’un rayon de courbure diminue en allant dans une direction axiale depuis une portion d’extrémité de la pale vers la portion de face plate de la plaque principale.
Dans des modes de réalisation préférés de l’invention, une région dans laquelle est prévue la portion courbée de la pale est prévue sous une forme telle qu’un rayon de courbure augmente en allant dans une direction axiale depuis une portion d’extrémité de la pale vers la portion de face plate de la plaque principale.
Dans des modes de réalisation préférés de l’invention, la portion courbée de la pale est prévue de l’avant vers l’arrière dans la direction de rotation, et la pale est formée sous une forme telle qu’une position dans laquelle le rayon de courbure dans la direction axiale est le plus petit s’approche de la portion de face plate de la plaque principale en allant de l’avant vers l’arrière de la pale dans la direction de rotation.
Dans des modes de réalisation préférés de l’invention, lorsqu’un intervalle entre des portions d’extrémité à l’avant dans la direction de rotation de deux pales voisines est maximal, la portion courbée est prévue dans la pale positionnée à l’arrière dans la direction de rotation.
De plus, une machine électrique tournante divulguée dans la présente demande est une machine électrique tournante dans laquelle le ventilateur centrifuge est attaché à une extrémité d’un rotor, et est caractérisée en ce que la portion de face plate de la plaque principale est disposée sur une portion d’extrémité en direction axiale d’un noyau de champ configurant le rotor de sorte que la pale soit positionnée sur un côté extérieur, et la portion courbée de la pale est disposée de manière à chevaucher dans la direction axiale une région de bord extérieur d’une portion d’entrefer entre des pôles magnétiques en forme de griffes configurant le noyau de champ.
Dans des modes de réalisation préférés de l’invention, la portion courbée de la pale est prévue plus loin d’un côté diamètre intérieur qu’une portion de diamètre extérieur maximal d’une face de montage du noyau de champ.
Dans des modes de réalisation préférés de l’invention, la portion courbée de la pale est prévue plus loin d’un côté diamètre intérieur qu’une portion de bord d’un trou d’admission d’un carter renfermant le ventilateur centrifuge.
Selon le ventilateur centrifuge divulgué dans la présente demande, une circulation d’air en direction axiale peut être amenée à augmenter par le fait qu’une portion courbée est prévue dans une pale et qu’une portion de la pale est d’une forme enfoncée vers l’avant dans une direction de rotation, ce qui permet de réguler la circulation d’air dans la direction axiale et une direction centrifuge de la pale et d’améliorer les propriétés de refroidissement.
De plus, la machine électrique tournante divulguée dans la présente demande est telle que, du fait que le ventilateur centrifuge est attaché à un rotor, une circulation d’air apportée dans une direction axiale du rotor peut être amenée à augmenter, et une performance de refroidissement peut être améliorée.
Les objectifs, particularités, aspects et avantages précités et d’autres de la présente demande ressortiront davantage à la lecture de la description détaillée suivante de la présente demande, prise conjointement avec les dessins qui l’accompagnent.
Description détaillée
Premier mode de réalisation
Un ventilateur centrifuge 1 selon un premier mode de réalisation de la présente demande sera décrit, à l’aide des figures 1 et 2. La figure 1 est une vue en perspective du ventilateur centrifuge 1, dans laquelle le ventilateur centrifuge 1 est utilisé, par exemple, dans une machine électrique tournante 100 utilisée dans un véhicule, et une pale 4 est disposée de manière à faire saillie vers un côté extérieur en direction axiale sur une face d’extrémité en direction axiale d’un rotor 8 (qui sera décrit ci-après). La figure 2 est un schéma caractéristique dans lequel des performances du ventilateur centrifuge 1 de la présente demande et des exemples comparatifs sont comparés.
Comme le montre la figure 1, le ventilateur centrifuge 1 est principalement configuré avec une plaque principale 2 prévue en une forme d’anneau sur une périphérie d’un trou traversant à travers lequel est inséré un arbre 34 (qui sera décrit ci-après) de la machine électrique tournante 100. La plaque principale 2 a une multitude de pales 4 formées dans une plage où des diamètres augmentent de l’avant vers l’arrière dans une direction de rotation. La pale 4 est prévue érigée à partir d’une plaque en forme de bras 3 faisant saillie en forme de bras sur un côté périphérique extérieur d’une portion de face plate de la plaque principale 2. La plaque en forme de bras 3 est une portion de la plaque principale 2, comme décrit ci-avant, et est prévue en forme de plaque plate étendue vers un côté extérieur en direction radiale à partir d’une portion périphérique extérieure de la portion de face plate de la plaque principale 2. Un angle selon lequel la pale 4 est érigée à partir de la portion de face plate de la plaque principale 2 peut être, par exemple, un angle vertical (ou un angle approximativement vertical).
Au moins l’une de la multitude de pales 4 positionnées dans une portion d’extrémité de la plaque principale 2 a une portion courbée 4c dans une portion d’une portion de face (face de pale) configurant la pale 4, et une région dans laquelle la portion courbée 4c de la pale 4 est prévue est d’une forme enfoncée vers l’avant dans la direction de rotation. Ici, la région dans laquelle la portion courbée 4c est prévue dans la pale 4 est telle que, contrairement à d’autres portions de la pale 4, une forme de face partiellement courbée est formée, moyennant quoi la région configure une face inclinée.
Comme le montre la figure 1, une portion d’ouverture 5 qui pénètre dans la direction axiale est prévue sur un côté intérieur en direction radiale de la pale 4 dans l’une de la multitude de plaques en forme de bras 3 incluses dans le ventilateur centrifuge 1.
De plus, dans l’exemple de la figure 1, quatorze plaques en forme de bras 3 sont disposées dans la direction circonférentielle. Une portion étagée peut être formée sur une périphérie intérieure du trou traversant au centre de la plaque principale 2.
Comme le montre l’exemple de la figure 1, les quatorze plaques en forme de bras 3 sont disposées à des intervalles variables dans la direction circonférentielle sur la portion de face plate de la plaque principale 2. Des dimensions en direction radiale de la plaque en forme de bras 3 sont formées pour être petites sur le côté avant dans une direction de rotation Rot et grandes sur le côté arrière dans la direction de rotation Rot.
De plus, il existe également des plaques en forme de bras 3 dont une distance entre un centre de rotation O et une portion de bord extérieur en direction radiale diffère parmi la multitude de plaques en forme de bras 3, et des distances par rapport aux centres de rotation O des pales 4 varient également. Bien que la portion courbée 4c destinée à provoquer une augmentation de circulation d’air en direction axiale soit sélectivement prévue dans la pale 4, il est plus avantageux de disposer la portion courbée 4c dans la pale 4 où la distance par rapport au centre de rotation O est courte pour améliorer les propriétés de refroidissement.
Comme le montre la figure 1, la pale 4 est configurée sous la forme d’une plaque dans laquelle sont intégrées une portion de bord arrière 4b positionnée sur le côté arrière dans la direction de rotation (il peut également s’agir du côté extérieur en direction radiale) et une portion de bord avant 4a positionnée sur le côté avant dans la direction de rotation (il peut également s’agir du côté intérieur en direction radiale).
Une distance entre le centre de rotation O du ventilateur centrifuge 1 et la portion de bord arrière 4b de la pale 4 est plus grande qu’une distance entre le centre de rotation O et la portion de bord avant 4a de la pale 4.
De plus, une forme de la pale 4 projetée sur une face perpendiculaire à l’axe peut s’approcher d’un arc ayant une courbe douce, et l’arc est formé de manière à dépasser du côté centre de rotation O vis-à-vis d’une ligne qui relie la portion de bord avant 4a et la portion de bord arrière 4b.
Ici, afin de réduire le bruit de coupe d’air causé par la portion de bord avant 4a lorsque le ventilateur centrifuge 1 tourne, il existe un cas où la portion de bord avant 4a de la pale 4 est amenée à s’incliner dans une direction vers le centre de rotation O ou vers l’arrière dans la direction de rotation.
Le ventilateur centrifuge 1 configuré avec la plaque principale 2 ayant la pale 4 de cette manière provoque la génération d’une circulation d’air qui circule vers le côté extérieur en direction radiale (dans la direction centrifuge) le long de la pale 4. Ce faisant, le ventilateur centrifuge 1 convertit une circulation d’air allant vers une portion centrale de la plaque principale 2 en une circulation d’air qui va vers le côté extérieur en direction radiale. La forme de la plaque principale 2 n’est pas limitée à une forme d’anneau, et il n’est pas nécessaire de prévoir une portion étagée dans la portion périphérique intérieure. En outre, la portion centrale de la plaque principale 2 peut être une forme surélevée en forme de bol. De plus, le nombre de plaques en forme de bras 3, qui n’est pas limité à quatorze, peut être de quatre ou plus, ou peut être un nombre impair. En outre, la multitude de plaques en forme de bras 3 peuvent être disposées à intervalles égaux, et une nervure de renfort peut être prévue sur chaque plaque en forme de bras 3.
En outre, la forme de la pale 4 projetée sur la face perpendiculaire à l’axe peut être linéaire ou en forme de S, ou les formes des pales 4 peuvent être amenées à différer. En outre, la pale 4 peut être amenée à faire saillie depuis une position vers le centre de la face plate plutôt que depuis une extrémité périphérique extérieure de la plaque en forme de bras 3. De plus, un carénage circulaire peut être disposé sur le côté extérieur en direction radiale de la pale 4.
Outre la forme circulaire montrée sur la figure 1, une forme différente telle qu’une forme elliptique ou une forme polygonale peut être adoptée pour la portion d’ouverture 5. De plus, afin de réduire une résistance ajoutée à une circulation d’air qui passe à travers la portion d’ouverture 5, et de limiter une diminution d’une vitesse de circulation de l’air qui circule dans la direction axiale, une forme ronde ou une forme ronde chanfreinée peut être formée dans une portion de bord de la portion d’ouverture 5.
En outre, puisqu’il suffit que la portion d’ouverture 5 soit disposée dans la portion de face plate de la plaque principale 2, la portion d’ouverture 5 peut être disposée dans une région autre que la plaque en forme de bras 3.
De plus, lorsque deux plaques en forme de bras 3 voisines sont à proximité l’une de l’autre, les deux plaques en forme de bras 3 peuvent être intégrées, et la portion d’ouverture 5 peut être formée dans la plaque en forme de bras 3 intégrée.
Bien que la figure 1 montre un exemple dans lequel deux ouvertures 5 sont prévues dans la plaque principale 2, le nombre d’ouvertures 5 peut être ajusté, et le nombre peut être d’un, une ouverture peut être prévue dans chaque plaque en forme de bras 3, ou une ouverture peut être prévue dans une plaque en forme de bras 3 sur deux disposées séquentiellement sur la périphérie. En outre, une multitude d’ouvertures 5 peuvent être prévues dans une plaque en forme de bras 3, et les formes des portions d’ouverture 5 peuvent être amenées à différer de manière variable.
Par l’augmentation des ouvertures 5 et ainsi une réduction du poids, le centre de gravité du ventilateur centrifuge 1 devient plus proche du centre de rotation O, ce qui permet de stabiliser la rotation du ventilateur centrifuge 1. Dans ce cas, la disposition, le nombre et la taille des portions d’ouverture 5 prévues dans chaque plaque en forme de bras 3 peuvent être déterminés en tenant compte d’un équilibre du poids en direction circonférentielle du ventilateur centrifuge 1.
Le ventilateur centrifuge 1 de la présente demande est tel que le côté extérieur de la pale 4 est une face de pression positive (une face sur le côté avant dans la direction de rotation) qui génère une circulation d’air, et le côté intérieur de la pale 4 est une face de pression négative (une face sur le côté arrière dans la direction de rotation). De plus, des dimensions en direction axiale (hauteur de pose) de la pale 4 sont telles que la portion de bord avant 4a dans la direction de rotation est petite, et la portion de bord arrière 4b est grande, ce qui limite une collision d’air dans la portion de bord avant 4a. C’est-à-dire, comme le montre une portion d’extrémité supérieure côté bord avant 4d de la pale 4 sur la figure 1, une quantité de saillie de la portion d’extrémité supérieure côté bord avant 4d dans la direction axiale depuis la plaque principale 2 (la plaque en forme de bras 3) est maintenue petite, ce qui permet de réduire davantage le bruit de coupe d’air que dans d’autres portions de la pale 4.
Dans ce type de ventilateur centrifuge 1, au moins une pale 4 est telle que la portion courbée 4c est formée dans une portion de la portion de face configurant la pale 4, et la région de la pale 4 dans laquelle la portion courbée 4c est prévue est d’une forme enfoncée par une torsion appliquée à l’avant dans la direction de rotation. Ici, la portion courbée 4c fait référence à une portion qui est formée, par exemple, dans la portion de face qui forme la face de pression positive de la pale 4, et dont le rayon de courbure varie dans la direction axiale. Il existe un cas où la portion courbée 4c est formée de manière à s’étaler dans la direction radiale et la direction axiale le long de la portion de face de la pale 4.
Dans l’exemple du premier mode de réalisation, la portion courbée 4c est prévue dans la portion de bord arrière 4b, qui est l’arrière de la pale 4 dans la direction de rotation, ou sur un côté diamètre extérieur de la pale 4. Dans ce cas, le côté diamètre extérieur de la pale 4 est prévu courbé de manière à descendre dans la direction de rotation, et la face de pression positive de la pale 4 est prévue sous une forme dont le rayon de courbure devient plus grand (la courbure devient plus petite) en allant du côté diamètre extérieur vers un côté diamètre intérieur. De ce fait, la face de pression positive de la pale 4 forme une courbe en retrait dans la portion de bord arrière 4b, et peut provoquer une augmentation d’une circulation d’air circulant dans la direction axiale.
La région dans laquelle la portion courbée 4c est ainsi prévue dans la pale 4 du ventilateur centrifuge 1 est telle que la surface de la pale 4 saillante sur la face perpendiculaire à l’axe augmente en raison d’une torsion appliquée à la portion de face de la pale 4, ce qui permet d’augmenter une circulation d’air en direction axiale. Cela signifie que par la réalisation d’un ajustement de la courbure et d’une plage de formation de la portion courbée 4c, un équilibre peut être trouvé entre des circulations d’air en direction axiale et en direction radiale du ventilateur centrifuge 1, et une amélioration d’une performance de refroidissement peut être obtenue.
Dans l’exemple de la figure 1, la portion courbée 4c est prévue dans une pale 4 sur deux alignée dans la direction circonférentielle, mais la portion courbée 4c peut être prévue dans une pale 4, la portion courbée 4c peut être prévue dans une multitude de pales 4 à intervalles variables, ou la portion courbée 4c peut être prévue dans chaque pale 4.
Un graphique en barres de la figure 2 est un dessin caractéristique montrant des résultats de comparaison de circulations d’air de refroidissement globale, en direction centrifuge et en direction axiale d’un premier exemple comparatif, qui est un ventilateur centrifuge auquel la présente demande ne s’applique pas et dans lequel la portion courbée 4c n’est pas prévue dans la pale 4, d’un deuxième exemple comparatif, dont la structure est la même que celle du ventilateur centrifuge du document de littérature brevet 1 et dans lequel un angle d’inclinaison des pales est constant, et du ventilateur centrifuge 1 (la présente demande sur la figure 2), auquel est appliquée la pale 4 ayant la portion courbée 4c de la présente demande, avec le premier exemple comparatif en tant que référence. La circulation d’air globale représente un total des circulations d’air en direction centrifuge et en direction axiale.
La figure 2 montre par l’application du ventilateur centrifuge 1 de la présente demande, que la circulation d’air en direction axiale peut être amenée à augmenter par rapport aux premier et deuxième exemples comparatifs, sans entraîner de diminution de circulation d’air en direction centrifuge, et la circulation d’air de refroidissement globale peut être amenée à augmenter.
Deuxième mode de réalisation
Un exemple dans lequel la portion courbée 4c est prévue sur le côté portion de bord arrière 4b de la pale 4 est montré dans le premier mode de réalisation, mais dans un deuxième mode de réalisation, un cas où la portion courbée 4c est prévue plus loin du côté diamètre intérieur de la pale 4 que la portion de bord arrière 4b sera décrit, à l’aide de la figure 3. Sur la figure 3, une distance entre la portion de bord avant 4a (une position en direction radiale est montrée en tant que point A) de la pale 4 et le centre de rotation O est RA, une distance entre la portion de bord arrière 4b (une position en direction radiale est montrée en tant que point B) de la pale 4 et le centre de rotation O est RB, et une distance entre un point C sur la portion de face, positionné entre la portion de bord avant 4a et la portion de bord arrière 4b de la pale 4, et le centre de rotation O est RC (RA < RC < RB). Le point C indique une position intermédiaire entre les portions de bord de la pale 4 dans la direction de rotation et la direction radiale.
Dans ce cas, la portion courbée 4c est prévue dans au moins une pale 4 entre RA et RC, c’est-à-dire plus loin du côté diamètre intérieur de la pale 4 que la portion de bord arrière 4b, moyennant quoi une portion de la pale 4 est formée sous forme courbée. La position en direction radiale de la portion courbée 4c est montrée en tant que point D. Une distance entre le point D et le centre de rotation O est montrée en tant que RD. Du fait que la portion courbée 4c est prévue dans la position de la pale 4 indiquée par le point D, une relation RD < RC < RB est établie.
Même lorsque la portion courbée 4c est prévue dans une position vers le côté diamètre intérieur de la pale 4, la circulation d’air en direction axiale peut être amenée à augmenter plus que lorsque la portion courbée 4c n’est pas prévue, et par l’emploi de ce type de configuration, un bruit de coupe d’air survenant dans la portion de bord avant 4a de la pale 4 peut être limité.
Bien que l’exemple de la figure 3 montre un cas où la portion de bord arrière 4b de la pale 4 dans laquelle est prévue la portion courbée 4c a un diamètre (RB) plus petit qu’un diamètre extérieur RO du ventilateur centrifuge 1, il existe également un cas où la portion courbée 4c est formée de sorte que la taille de la pale 4 soit celle du diamètre extérieur RO. Dans ce cas, une relation RD < RC < RO est établie, et la circulation d’air en direction axiale peut être amenée à augmenter tout en réduisant le bruit d’air dû à la circulation d’air.
Troisième mode de réalisation
Des exemples dans lesquels la disposition de la portion courbée 4c dans la direction radiale de la pale 4 est sur le côté portion de bord arrière 4b et plus loin du côté diamètre intérieur que la portion de bord arrière 4b sont montrés dans les premier et deuxième modes de réalisation. Dans un troisième mode de réalisation, un exemple d’une disposition de la portion courbée 4c de la pale 4 dans la direction axiale sera décrit, à l’aide de la figure 4. La figure 4 correspond à une vue en coupe en direction circonférentielle dans la direction axiale au point C sur la portion de face de la pale 4 de la figure 3. Une face inclinée de la pale 4 dans laquelle est prévue la portion courbée 4c est prévue sous une forme dont le rayon de courbure diminue (la courbure augmente progressivement) à mesure que la face inclinée va dans la direction axiale depuis une portion d’extrémité (sur un côté admission) de la pale 4 vers la portion de face plate de la plaque principale 2. Un rayon de courbure côté admission (L2) de la portion d’extrémité de la pale 4 est d’une valeur plus grande qu’un rayon de courbure côté portion de face plate (L1) de la plaque principale 2.
Par une telle augmentation de courbure dans une position de la pale 4 plus proche de la portion de face plate de la plaque principale 2 que de la portion d’extrémité, il est possible d’ajuster une circulation d’air de refroidissement et d’améliorer les propriétés de refroidissement.
Quatrième mode de réalisation
Un cas où la portion courbée 4c est prévue dans la pale 4, et la forme de pale est telle que le rayon de courbure diminue en allant du côté admission vers le côté portion de face plate de la plaque principale 2 dans la direction axiale, est montré à titre d’exemple dans le troisième mode de réalisation. Dans un quatrième mode de réalisation, un cas où la forme de la pale est telle que le rayon de courbure augmente en allant du côté admission vers le côté portion de face plate de la plaque principale 2 dans la direction axiale, qui est l’opposée de la forme de pale dans le troisième mode de réalisation, sera décrit à l’aide de la figure 5. Lors de l’adoption d’une forme de pale courbée de sorte que le rayon de courbure augmente progressivement en allant du côté admission (L2) vers le côté portion de face plate (L1) de la plaque principale 2, comme le montre la figure 5 en coupe en direction circonférentielle de la pale 4 dans la direction axiale, la circulation d’air de refroidissement peut être ajustée et les propriétés de refroidissement peuvent être améliorées.
Un état dans lequel une face inclinée avec une grande courbure est prévue sur le côté diamètre intérieur, qui est un côté plus loin de l’arrière de la pale 4 que la portion en coupe, est montré dans l’exemple de la figure 5.
Cinquième mode de réalisation
Les figures 6 et 7 montrent également des exemples d’une forme de pale du ventilateur centrifuge 1 selon un cinquième mode de réalisation de la présente demande. La figure 6 est une vue en perspective de portion principale de la pale 4 du ventilateur centrifuge 1 où la face de pression négative de la pale 4 est montrée sur le côté avant, et montre une vue en coupe dans la direction radiale de deux endroits dans la pale 4, à l’avant et à l’arrière dans la direction de rotation. La figure 7 est une vue en perspective de portion principale de la pale 4 du ventilateur centrifuge 1 où la face de pression positive de la pale 4 est montrée sur le côté avant, et montre une vue en coupe dans la direction circonférentielle de deux endroits dans la pale 4, à l’avant et à l’arrière dans la direction de rotation. Sur la figure 7, un symbole de référence (L2_F) indiquant le côté admission et un symbole de référence (L1_F) indiquant le côté portion de face plate de la plaque principale 2 sont entrés dans une coupe transversale près de la portion de bord avant 4a, et un symbole de référence (L2_R) indiquant le côté admission et un symbole de référence (L1_R) indiquant le côté portion de face plate de la plaque principale 2 sont entrés dans une coupe transversale près de la portion de bord arrière 4b. Dans chaque cas, la portion courbée 4c est prévue dans une plage relativement large de la portion de bord avant 4a à la portion de bord arrière 4b de la portion de face de la pale 4 de sorte que le degré de courbure de la pale 4 soit grand du côté le plus proche de la portion de bord avant 4a, et que le degré de courbure devienne plus petit en s’approchant de la portion de bord arrière 4b.
Comme le montrent les figures 6 et 7, la pale 4 est prévue sous une forme telle qu’une position dans laquelle le rayon de courbure en direction axiale de la pale 4 devient le plus petit, en allant de l’avant vers l’arrière dans la direction de rotation dans la région dans laquelle est prévue la portion courbée 4c, se déplace dans une direction s’approchant de la plaque en forme de bras 3 (la portion de face plate de la plaque principale 2) depuis le côté admission en direction axiale de la pale 4. Bien que la direction de déplacement de la position dans laquelle le rayon de courbure en direction axiale devient le plus petit soit indiquée par une flèche en tant que portion courbée 4c, l’endroit indiqué par la flèche indique la position dans laquelle on trouve la plus petite valeur du rayon de courbure en direction axiale, et il va sans dire que l’état est tel qu’une forme courbée est également formée dans la portion de face positionnée dans une périphérie de la flèche.
Par cette disposition de la portion courbée 4c dans la pale 4 de l’avant vers l’arrière dans la direction de rotation, et par la formation de la pale 4 de sorte qu’elle ait une forme dans laquelle la position dans laquelle le rayon de courbure en direction axiale devient le plus petit se rapproche de la portion de face plate de la plaque principale 2 en allant de l’avant vers l’arrière dans la direction de rotation (à mesure que la distance par rapport au centre de rotation O augmente), il est possible d’obtenir une forme de pale dans laquelle la courbure est amenée à varier dans la direction radiale et la direction axiale, et d’améliorer le redressement du ventilateur centrifuge 1.
Sixième mode de réalisation
Le ventilateur centrifuge 1 est d’une configuration dans laquelle la multitude de pales 4 sont disposées dans la direction circonférentielle, comme décrit ci-avant, mais dans un sixième mode de réalisation, on décrira pour quelle pale 4 de la multitude de pales 4 la portion courbée 4c prévue est efficace pour améliorer les propriétés de refroidissement.
Une circulation d’air reçue par la pale 4 du ventilateur centrifuge 1 tend à augmenter lorsqu’un intervalle avec la pale 4 de devant positionnée à l’avant dans la direction de rotation de la pale 4 augmente. Cela signifie que lorsqu’un intervalle entre des portions d’extrémité situées à l’avant dans la direction de rotation de chacune des deux pales 4 voisines du ventilateur centrifuge 1 est maximal, ou lorsque l’intervalle atteint une valeur prédéterminée ou plus et la circulation d’air frappant la face de pression positive de la pale 4 augmente, la circulation d’air dans la direction axiale peut être efficacement amenée à augmenter par la disposition de la portion courbée 4c dans la pale 4 positionnée à l’arrière dans la direction de rotation.
Septième m
ode de réalisation
Le ventilateur centrifuge 1 divulgué dans les premier à sixième modes de réalisation peut être appliqué à la machine électrique tournante 100. Par exemple, le ventilateur centrifuge 1 peut être utilisé en étant attaché au rotor 8 de la machine électrique tournante 100, qui est un générateur de courant alternatif monté sur un véhicule, un moteur, un dispositif d’entraînement monté sur un véhicule, ou similaire. Ici, à titre d’exemple, un générateur de courant alternatif à utiliser sur un véhicule est montré en tant que machine électrique tournante 100 à laquelle le ventilateur centrifuge 1 de la présente demande est appliqué. La figure 8 est une vue en coupe de la machine électrique tournante 100 observée de côté.
Sur la figure 8, la machine électrique tournante 100 a un carter 32 formé d’un logement côté avant 31 et d’un logement côté arrière 30, chacun ayant la forme approximative d’un bol et étant constitué d’aluminium. La machine électrique tournante 100 a l’arbre 34, supporté de manière à pouvoir tourner par le carter 32 sur une paire de roulements 33, et une poulie 7 fixée à une portion d’extrémité de l’arbre 34 faisant saillie sur un côté avant du carter 32. Le roulement 33 côté avant est supporté par le logement côté avant 31, et le roulement 33 côté arrière est supporté par le logement côté arrière 30.
En outre, la machine électrique tournante 100 a le rotor 8, qui est disposé à l’intérieur du carter 32 en étant fixé à l’arbre 34 et tourne solidairement avec l’arbre 34, et un stator 9 fixé au carter 32 de manière à renfermer le rotor 8. De plus, la machine électrique tournante 100 a une paire de bagues collectrices 10, qui sont fixées à une portion saillante de l’arbre 34 en saillie sur un côté arrière du carter 32 et alimentent le rotor 8 en courant, une paire de balais 11, qui sont logés dans un porte-balais 17 et qui coulissent chacun sur les surfaces des bagues collectrices 10, et un régulateur de tension 12, qui est disposé à côté de la paire de balais 11 et régule une grandeur d’une tension alternative générée dans le stator 9.
En outre, la machine électrique tournante 100 a un dispositif de redressement 13 qui convertit une tension alternative générée dans le stator 9 en tension continue, un connecteur 20 qui effectue un échange de signaux entre le régulateur de tension 12 et un dispositif externe, et un couvercle de protection 27 monté sur le logement côté arrière 30 de manière à couvrir le régulateur de tension 12, le dispositif de redressement 13 et le porte-balais 17.
Le rotor 8 est un rotor de type Lundell, et a un enroulement de champ 81, à travers lequel circule un courant d’excitation et qui génère un flux magnétique, et un noyau de champ 82, qui est prévu de manière à couvrir l’enroulement de champ 81 en étant fixé à l’arbre 34, qui pénètre dans une position axiale, et dans lequel un pôle magnétique est formé en raison d’un flux magnétique généré dans l’enroulement de champ 81.
Le ventilateur centrifuge 1 selon le premier mode de réalisation de la présente demande est disposé sur une face de montage sur le côté poulie 7 du rotor 8 ou sur une face de montage sur le côté opposé à la poulie 7.
Le stator 9 est disposé coaxialement dans une périphérie extérieure du rotor 8. Le stator 9 comporte un noyau de stator 91 cylindrique et un enroulement de stator 92, monté sur le noyau de stator 91, dans lequel un courant alternatif est généré en raison d’une modification du flux magnétique de l’enroulement de champ 81 accompagnant une rotation du rotor 8. Le noyau de stator 91 est serré des deux côtés dans la direction axiale entre le logement côté avant 31 et le logement côté arrière 30. Un fil conducteur 92a de l’enroulement de stator 92 est tiré du logement côté arrière 30, et connecté à une borne 24a d’une carte de circuit imprimé 24. De ce fait, le dispositif de redressement 13 et l’enroulement de stator 92 sont connectés électriquement. Le dispositif de redressement 13 comporte un dissipateur thermique 18, sur lequel sont montés une multitude d’éléments de redressement, et la carte de circuit imprimé 24.
La machine électrique tournante 100 ainsi configurée est telle que le couple de rotation d’un moteur non montré est transmis par l’intermédiaire de la poulie 7 à l’arbre 34, et le rotor 8 est mis en rotation. À ce moment, du courant est fourni via le balai 11 et la bague collectrice 10 à l’enroulement de champ 81 du rotor 8, et un flux magnétique est généré. En raison du flux magnétique, des pôles N et des pôles S sont formés alternativement dans une direction circonférentielle dans une multitude de pôles magnétiques en forme de griffes disposés dans une portion périphérique extérieure du noyau de champ 82. De ce fait, un champ magnétique tournant est appliqué à l’enroulement de stator 92 du stator 9, et une force électromotrice à courant alternatif est générée dans l’enroulement de stator 92. La force électromotrice à courant alternatif est fournie au dispositif de redressement 13 par l’intermédiaire du fil conducteur 92a, et redressée dans le dispositif de redressement 13, et de surcroît une grandeur de celle-ci est en outre régulée dans le régulateur de tension 12, et la force électromotrice à courant alternatif est fournie à une batterie et à un composant électrique monté sur un véhicule.
Ici, le ventilateur centrifuge 1 fixé sur le côté poulie 7 du noyau de champ 82 tourne en raison de la rotation du rotor 8. En raison de la rotation du ventilateur centrifuge 1, l’air externe est admis à l’intérieur du carter 32 depuis une portion d’ouverture formée dans le logement côté avant 31. L’air externe admis à l’intérieur du carter 32 circule dans la direction axiale à l’intérieur du logement côté avant 31, atteignant le noyau de champ 82, et refroidissant ainsi des extrémités de bobine côté avant de l’enroulement de champ 81 et de l’enroulement de stator 92.
La figure 9 est un dessin montrant un côté du noyau de champ 82 de la machine électrique tournante 100 sur lequel est prévue une face de montage G du ventilateur centrifuge 1. La face de montage G du ventilateur centrifuge 1 est prévue sur un côté opposé à un côté sur lequel s’étendent huit pôles magnétiques en forme de griffes prévus sur le noyau de champ 82. Une région F indiquée par des lignes diagonales sur la figure 9 indique une plage dans laquelle de l’air de refroidissement peut être amené à circuler lors du refroidissement efficace de l’enroulement de champ 81, et correspond à une région où un entrefer (ou une portion) prévu entre les pôles magnétiques en forme de griffes du noyau de champ 82 est saillant sur la face de montage G de ventilateur centrifuge.
Lorsque le ventilateur centrifuge 1 est attaché à la face de montage G, la circulation d’air en direction axiale augmente en raison du chevauchement de la portion courbée 4c et de la région F qui augmente dans la direction axiale. Parallèlement, lorsque la portion courbée 4c coïncide avec la face de montage G dans la direction axiale, la circulation d’air entre en collision avec le noyau de champ 82, et le bruit de coupe d’air augmente.
Cela signifie que par la disposition de la portion courbée 4c du ventilateur centrifuge 1 dans une portion chevauchant la région F lorsqu’elle est saillante sur la face de montage G, une circulation d’air circulant dans la direction axiale peut être amenée à augmenter, et l’enroulement de champ 81 peut être refroidi efficacement, sans provoquer d’augmentation du bruit de coupe d’air généré.
Par conséquent, la capacité de refroidissement des extrémités de bobine de l’enroulement de champ 81 du noyau de champ 82 et de l’enroulement de stator 92 peut être augmentée. De ce fait, une puissance de la machine électrique tournante montée sur un véhicule peut être augmentée.
Ici, par la superposition de la portion en forme de bras 3 du ventilateur centrifuge 1 sur la face de montage G du noyau de champ 82 et par la disposition d’une portion érigée de la pale 4 de manière à coïncider avec une portion de bord extérieur d’un pôle magnétique en forme de griffe du noyau de champ 82, la portion d’ouverture qui apporte de l’air de refroidissement dans la direction axiale peut avoir une grande largeur. Cela signifie que par la disposition de la portion de face plate de la plaque principale 2 du ventilateur centrifuge 1 dans une portion d’extrémité en direction axiale du noyau de champ 82 du rotor 8 de manière à ce que la pale 4 soit face à un côté extérieur, et de plus, par la disposition de la portion courbée 4c de la pale 4 de manière à chevaucher dans la direction axiale une région de bord extérieur d’une portion d’entrefer entre les pôles magnétiques en forme de griffes configurant le noyau de champ 82, ou plus spécifiquement, à l’arrière dans la direction de rotation d’une région de bord extérieur en forme de V, il est possible d’augmenter efficacement la circulation d’air dans la direction axiale, tout en limitant un bruit de coupe d’air.
De plus, par exemple, lorsqu’un diamètre extérieur maximal de la face de montage G du ventilateur centrifuge 1 est R1, comme le montre la figure 9, une circulation d’air circulant dans la direction axiale peut être plus efficacement amenée à augmenter par la disposition de la portion courbée 4c du ventilateur centrifuge 1 dans une plage comprise dans un rayon R1 (plus loin d’un côté diamètre intérieur qu’une portion de diamètre extérieur maximal) du centre de rotation O, et l’enroulement de champ 81 peut être refroidi efficacement. Une région plus loin du côté extérieur que le rayon R1 est un espace nécessaire pour permettre à de l’air d’échappement qui a refroidi l’enroulement de champ 81 de circuler. Par conséquent, pour que l’air qui a refroidi l’enroulement de champ 81 et qui est devenu chaud puisse être soufflé vers l’extérieur dans la direction axiale, la portion courbée 4c du ventilateur centrifuge 1 doit être disposée dans une région qui n’entrave pas une circulation d’air d’échappement et qui est plus loin du côté diamètre intérieur que R1, et par la disposition de la portion courbée 4c dans une région qui est plus loin du côté diamètre intérieur que R1, il est possible d’améliorer les propriétés de refroidissement de l’enroulement de champ 81, tout en limitant le bruit de coupe d’air. Sur la figure 9, un diamètre extérieur minimal de la face de montage G est montré en tant que R2, et un diamètre extérieur maximal du noyau de champ 82 est montré en tant que R0.
En outre, le diamètre d’ouverture maximal d’un trou d’admission du carter 32 est montré en tant que diamètre extérieur d’admission de carter 32r sur la figure 9. Dans la direction axiale, une portion de bord du trou d’admission du carter 32 coïncide avec un cercle dont le rayon est le diamètre extérieur d’admission de carter 32r. Dans un plan perpendiculaire à l’axe, la portion courbée 4c du ventilateur centrifuge 1 est prévue plus loin du côté intérieur que la portion de bord du trou d’admission du carter 32, c’est-à-dire sur un côté intérieur d’un cercle ayant un rayon plus petit que le diamètre extérieur d’admission de carter 32r, moyennant quoi une perturbation de la circulation d’air survenant au niveau du trou d’admission du carter 32 peut être maintenue à un faible niveau, ce qui permet d’augmenter efficacement la circulation d’air dans la direction axiale et de refroidir plus efficacement l’enroulement de champ 81, tout en limitant un bruit de coupe d’air.
Bien que la présente demande soit décrite ci-dessus en termes de divers modes de réalisation et modes de mise en œuvre donnés à titre d’exemples, il doit être entendu que les divers particularités, aspects et fonctions décrits dans un ou plusieurs des différents modes de réalisation ne sont pas limités dans leur applicabilité au mode de réalisation particulier avec lequel ils sont décrits, mais peuvent être appliqués, seuls ou dans diverses combinaisons, à un ou plusieurs autres modes de réalisation.
Il est donc entendu que de nombreuses modifications qui n’ont pas été données à titre d’exemples peuvent être conçues sans s’écarter du cadre de la présente demande. Par exemple, au moins un composant constitutif peut être modifié, ajouté ou éliminé. Au moins l’un des composants constitutifs mentionnés dans au moins l’un des modes de réalisation préférés peut être sélectionné et combiné aux composants constitutifs mentionnés dans un autre mode de réalisation préféré.
Claims (10)
- Ventilateur centrifuge (1), comprenant une plaque principale (2) ayant une multitude de pales en forme de plaque (4) prévues en une forme d’anneau dans une périphérie d’un axe de rotation et formées dans une plage telle qu’un diamètre augmente en allant de l’avant vers l’arrière dans une direction de rotation, dans lequel
la pale (4) est prévue érigée à partir d’une portion de face plate de la plaque principale (2),
au moins l’une de la multitude de pales (4) a une portion courbée (4c) dans une portion d’une portion de face configurant la pale (4), et
une région de la pale (4) dans laquelle la portion courbée (4c) est prévue est de forme enfoncée vers l’avant dans la direction de rotation. - Ventilateur centrifuge (1) selon la revendication 1, dans lequel la portion courbée (4c) est prévue dans une portion de bord arrière (4b) positionnée sur un côté diamètre extérieur de la pale (4).
- Ventilateur centrifuge (1) selon la revendication 1, dans lequel la portion courbée (4c) est prévue plus loin d’un côté diamètre intérieur qu’une portion de bord arrière (4b) positionnée sur un côté diamètre extérieur de la pale (4).
- Ventilateur centrifuge (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel une région dans laquelle est prévue la portion courbée (4c) de la pale (4) est prévue sous une forme telle qu’un rayon de courbure diminue en allant dans une direction axiale depuis une portion d’extrémité de la pale (4) vers la portion de face plate de la plaque principale (2).
- Ventilateur centrifuge (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel une région dans laquelle est prévue la portion courbée (4c) de la pale (4) est prévue sous une forme telle qu’un rayon de courbure augmente en allant dans une direction axiale depuis une portion d’extrémité de la pale (4) vers la portion de face plate de la plaque principale (2).
- Ventilateur centrifuge (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la portion courbée (4c) de la pale (4) est prévue de l’avant vers l’arrière dans la direction de rotation, et
la pale (4) est formée sous une forme telle qu’une position dans laquelle le rayon de courbure dans la direction axiale est le plus petit s’approche de la portion de face plate de la plaque principale (2) en allant de l’avant vers l’arrière de la pale (4) dans la direction de rotation. - Ventilateur centrifuge (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel, lorsqu’un intervalle entre des portions d’extrémité à l’avant dans la direction de rotation de deux pales (4) voisines est maximal, la portion courbée (4c) est prévue dans la pale (4) positionnée à l’arrière dans la direction de rotation.
- Machine électrique tournante (100) dans laquelle le ventilateur centrifuge (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 est attaché à une extrémité d’un rotor (8), dans laquelle
la portion de face plate de la plaque principale (2) est disposée sur une portion d’extrémité en direction axiale d’un noyau de champ (82) configurant le rotor (8) de sorte que la pale (4) soit positionnée sur un côté extérieur, et
la portion courbée (4c) de la pale (4) est disposée de manière à coïncider dans la direction axiale avec une région de bord extérieur d’une portion d’entrefer entre des pôles magnétiques en forme de griffes configurant le noyau de champ (82). - Machine électrique tournante (100) selon la revendication 8, dans laquelle la portion courbée (4c) de la pale (4) est prévue plus loin d’un côté diamètre intérieur qu’une portion de diamètre extérieur maximal d’une face de montage du noyau de champ (82).
- Machine électrique tournante (100) selon la revendication 8 ou la revendication 9, dans laquelle la portion courbée (4c) de la pale (4) est prévue plus loin d’un côté diamètre intérieur qu’une portion de bord d’un trou d’admission d’un carter (32) renfermant le ventilateur centrifuge (1).
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