FR3126565A1 - Ensemble comprenant une pompe centrifuge portative et un moteur electromagnetique - Google Patents

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Abdelhakim SAHNOUNE
Claude Marchand
Guillaume KREBS
Maya Hage-Hassan
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CENTRALESUPLEC, FR
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Sorbonne Universite
Universite Paris Saclay
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Fond Hopital Saint Joseph
Fondation Hopital Saint Joseph
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Abstract

ENSEMBLE COMPRENANT UNE POMPE CENTRIFUGE PORTAVIVE ET UN MOTEUR ELECTROMAGNETIQU E L’ensemble (1) selon l’invention comprend une pompe centrifuge portative (3) et un moteur électromagnétique (2) constitué d’un rotor (21) d’axe X comprenant des premiers aimants permanents (24) coopérant avec un stator (20) et disposés par paire, il est caractérisé en ce que les premiers aimants permanents (24) sont disposés en vis-à-vis d’une pièce aimantée (30) solidaire de la pompe et que les premiers aimants permanents (24) créent un flux magnétique à la fois axial et radial. L’utilisation d’aimants permanents dans une configuration de circulation du flux magnétique axial et radial, soit tridimensionnel, permet d’avoir à la fois un diamètre plus faible et une hauteur moins grande puisqu’il n’est pas nécessaire de prévoir un deuxième jeu d’aimants, le couplage magnétique est réalisé par interaction des aimants présents sur la partie rotative de la pompe avec les pôles magnétiques du rotor du moteur. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1

Description

ENSEMBLE COMPRENANT UNE POMPE CENTRIFUGE PORTATIVE ET UN MOTEUR ELECTROMAGNETIQUE
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
Le domaine technique de l’invention est celui des pompes centrifuges entrainées par un moteur électromagnétique.
La présente invention concerne en particulier un ensemble comprenant une pompe portative et un moteur électromagnétique.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
Ces types d’ensemble sont notamment utilisés dans le milieu médical pour la circulation d’un produit liquide, comme par exemple du sang, en cas d’insuffisance cardiaque ou respiratoire. Les pompes présentent une roue à ailettes reliée à un rotor de pompe dont l’entraînement s'effectue par un rotor d'entraînement pourvu d'un disque de rotor, ce rotor d'entraînement et ce disque de rotor sont équipés d'aimants d'entraînement permanents. Des aimants permanents situés sur le rotor de pompe sont associés aux aimants permanents d'entraînement pour créer un couplage magnétique, et aux bobines d'aimantation d'un stator du dispositif d'entraînement, pour produire le mouvement de rotation.
Cependant ces pompes sont souvent encombrantes car elles nécessitent un flux axial et leur efficacité est limitée entre 5 à 15%. La création du flux axial est réalisée par des aimants spécifiques ou par le moteur électrique quand celui-ci est à flux axial.
L’utilisation d’aimants spécifiques pour créer le flux axial augmente l’inertie de l’ensemble et donc son rendement, mais aussi ses dimensions.
Le moteur électrique à flux axial est plus complexe à réaliser, plus difficile à refroidir et a un diamètre plus important qu’un moteur à flux radial.
Il existe également des ensembles à flux radial où la pompe est entrainée par un arbre placé en vis-à-vis du rotor du moteur. Mais cette solution n’est pas satisfaisante car elle nécessite une pièce supplémentaire qui alourdi l’ensemble et diminue le rendement.
L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant l’utilisation d’un ensemble à la fois plus performant et moins encombrant.
L’ensemble selon l’invention comprend une pompe centrifuge portative et un moteur électromagnétique constitué d’un rotor d’axe X comprenant des premiers aimants permanents coopérant avec un stator et disposés par paire, il est caractérisé en ce que les premiers aimants permanents sont disposés en vis-à-vis d’une pièce aimantée solidaire de la pompe et que les premiers aimants permanents créent un flux magnétique à la fois axial et radial. L’utilisation d’aimants permanents dans une configuration de circulation du flux magnétique axial et radial, soit tridimensionnel, permet d’avoir à la fois un diamètre plus faible et une hauteur moins grande puisqu’il n’est pas nécessaire de prévoir un deuxième jeu d’aimants, le couplage magnétique est réalisé par interaction directe de la partie aimantée rotative de la pompe avec les pôles magnétiques du rotor du moteur. En effet, la disposition des premiers aimants, des pièces polaires et du stator permet la création d’un flux magnétique à la fois axial et radial,
L’ensemble est ainsi plus petit, plus léger et plus efficace, ce qui permet notamment une implantation plus facile. Comme il y a moins de pièces en rotation, la masse embarquée est plus faible, d’où une plus faible inertie et la possibilité d’accélération angulaire. On a également une meilleure robustesse de la pompe.
Avantageusement, la pompe centrifuge est démontable du moteur électromagnétique. Il est ainsi possible de démonter la pompe pour la remplacer en gardant le même moteur, ce qui évite de remplacer l’ensemble pompe + moteur en particulier en usage médical où la pompe doit être changée pour chaque utilisateur.
Avantageusement, la pièce aimantée comprend des deuxièmes aimants permanents. Ces aimants interagissent avec les premiers aimants du rotor.
Avantageusement, les deuxièmes aimants permanents sont disposés par paire.
Avantageusement, le nombre des deuxièmes aimants permanents est identique au nombre des premiers aimants permanents. Les premiers et les deuxièmes aimants peuvent ainsi interagir de façon optimisée.
Selon une première variante, le rotor comprend deux disques reliés par un arbre d’axe X, le stator est à pôles saillants, chaque pôle saillant est en forme de U avec deux branches à chaque extrémité axiale et dirigées vers le rotor, chaque branche étant radialement en vis-à-vis d’un des disques et l’ensemble comprend la pompe placée axialement en vis-à-vis d’un des deux disques et une autre pompe est disposée axialement du côté opposé à la première pompe en vis-à-vis de l’autre disque. Le même moteur entraine ainsi deux pompes, ceci est particulièrement intéressant pour les pompes médicales portatives qui peuvent alors présenter un débit plus important et une meilleur fiabilité grâce à la redondance .
Selon une deuxième variante, le rotor comprend plusieurs disques reliés par un arbre d’axe X, le stator est constitué de plusieurs éléments statoriques à pôles saillants empilés les uns sur les autres, chaque pôle saillant est en forme de U avec deux branches dirigées vers le rotor à chaque extrémité axiale, chaque branche étant radialement en vis-à-vis d’un des disques et l’ensemble comprend la pompe disposée axialement en vis-à-vis d’un des disques placé à une extrémité axiale et une autre pompe est disposée axialement en vis-à-vis d’un autre disque placée à l’autre extrémité axiale. L’empilement d’éléments statoriques permet d’obtenir un couple plus important. Les aimants permanents sont placés au sein des rotors (en matériau ferromagnétique) et orientés d’une manière spécifique afin d'obtenir une concentration de flux dans l’entrefer. Les flux captés par les bobines du stator peuvent être alors sinusoïdaux ou trapézoïdaux.
Avantageusement, l’ensemble a un diamètre compris entre 10 à 160mm. Ce diamètre permet une implantation de la pompe et son moteur à proximité d’une veine ou une artère.
Avantageusement, l’ensemble a une longueur comprise entre 32 à 85mm. L’encombrement est ainsi limité.
Selon une disposition particulière, la pompe est une pompe médicale.
L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
est une représentation schématique d’un premier mode de réalisation de l’ensemble selon l’invention ;
est une vue en perspective d’un ensemble de la ;
est une vue sur stator de la ;
est une représentation schématique d’un deuxième mode de réalisation de l’ensemble selon l’invention ;
est une vue en perspective d’un ensemble de la ;
est une représentation schématique d’un troisième mode de réalisation de l’ensemble selon l’invention ;
est une vue en perspective d’un ensemble de la ;
est une vue du rotor de la .

Claims (10)

  1. Ensemble (1) comprenant une pompe centrifuge portative (3) et un moteur électromagnétique (2) constitué d’un rotor (21) d’axe X comprenant des premiers aimants permanents (24) coopérant avec un stator (20) et disposés par paire, caractérisé en ce que les premiers aimants permanents (24) sont disposés en vis-à-vis d’une pièce aimantée (30) solidaire de la pompe (3) et que les premiers aimants permanents (24) créent un flux magnétique à la fois axial et radial.
  2. Ensemble (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pompe centrifuge (3) est démontable du moteur électromagnétique (2).
  3. Ensemble (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce aimantée (30) comprend des deuxièmes aimants permanents (301).
  4. Ensemble (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les deuxièmes aimants permanents (301) sont disposés par paire.
  5. Ensemble (1) selon une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le nombre des deuxièmes aimants permanents (301) est identique au nombre des premiers aimants permanents (24).
  6. Ensemble (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rotor (21) comprend deux disques (211, 212) reliés par un arbre (213) d’axe X, que le stator (20) est à pôles saillants (200), que chaque pôle saillant (200) est en forme de U avec deux branches (2000, 2001) à chaque extrémité axiale dirigées vers le rotor (21), chaque branche (2000, 2001) étant radialement en vis-à-vis d’un des disques (211, 212) et qu’il comprend la pompe (3) placée axialement en vis-à-vis d’un des deux disques (211, 212) et qu’une autre pompe (3’) est disposée axialement du côté opposé à la pompe (3) en vis-à-vis de l’autre disque (212, 211).
  7. Ensemble (1) selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce le rotor (21) comprend plusieurs disques (211, 212) reliés par un arbre (213) d’axe X, que le stator (20) est constitué de plusieurs éléments statoriques à pôles saillants (200) empilés les uns sur les autres, que chaque pôle saillant (200) est en forme de U avec deux branches (2000, 2001) dirigées vers le rotor (21) à chaque extrémité axiale, chaque branche (2000, 2001) étant radialement en vis-à-vis d’un des disques (211, 212) et qu’il comprend la pompe (3) disposée axialement en vis-à-vis d’un des disques (211, 212) placé à une extrémité axiale et qu’une autre pompe (3’) est disposée axialement en vis-à-vis d’un autre disque (212, 211) placée à l’autre extrémité axiale.
  8. Ensemble (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il a un diamètre compris entre 10 à 160mm.
  9. Ensemble (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il a une longueur comprise entre 32 à 85mm.
  10. Ensemble (1) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pompe (3, 3’) est une pompe médicale.
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