Brevet FR2728116A1 — publié le 19960614

Eqcuipement régulateur de puissance pour moteur électrique et ventilateur centrifuge muni d'un tel équipement L'invention concerne un équipement régulateur de puissance pour moteur électrique, du type comprenant une plaque dont une première face porte au moins un composant électronique et dont une seconde face est munie de nervures de refroidis- sement propres à être balayées par un flux d'air. Un tel équipement comprend généralement plusieurs composants électroniques, notamment des transistors de puissance, faisant partie d'un circuit électronique assurant la régulation du moteur. Ces composants émettent une quantité de chaleur importante qui est dissipée par le flux d'air balayant les nervures de refroidissement, lesquelles forment ainsi les ailettes d'un radiateur de refroidissement. Dans une application particulière, un équipement de ce type assure la régulation du moteur électrique d'un ventilateur propre à faire partie d'une installation de chauffage et/ou de climatisation de véhicule automobile, comme enseigné par exemple par la publication FR-A-2 676 610. Le ventilateur produit un courant d'air pulsé dont une faible partie est dérivée pour fournir un flux d'air envoyé sur les nervures de refroidissement de l'équipement. Les équipements régulateurs de puissance connus ne donnent pas entière satisfaction du fait que, soit la forme des nervures de refroidissement n'est pas adéquate, soit le flux d'air doit emprunter un trajet compliqué pour assurer le refroidissement. C'est le cas notamment du régulateur de puissance de la publication précitée, dans lequel les nervures de refroidis- sement ont une forme en arc de cercle qui n'est pas suffi- sante pour assurer une bonne dissipation de la chaleur. L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvé- nients précités. Elle propose à cet effet un équipement régulateur de puissance du type défini en introduction, dans lequel les nervures de refroidissement sont agencées pour former une branche d'entrée propre à être alimentée par le flux d'air et deux branches de sortie raccordées à la branche d'entrée et propres à évacuer le flux d'air, en sorte que le flux d'air est propre à circuler suivant un trajet en forme de Y, tangentiellement à la plaque. Ainsi, la circulation de l'air s'effectue tangentiellement à la plaque suivant un parcours en trois branches, en forme de Y, dans trois directions privilégiées, ce qui permet d'assurer un balayage optimal de la plaque. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la branche d'entrée comporte une extrémité d'entrée située près d'un bord de la plaque et une extrémité de sortie située dans une région centrale de la plaque, tandis que chaque branche de sortie comporte une extrémité d'entrée située dans cette région centrale et une extrémité de sortie située près d'un bord de la plaque, en sorte que la branche d'entrée et les deux branches de sortie s'étendent dans des directions radiales par rapport à cette région centrale. Le flux d'air peut ainsi balayer la plaque à partir d'un bord de cette dernière, emprunter la branche d'entrée pour parvenir à la région centrale de la plaque et être ensuite réparti entre les deux branches de sortie pour gagner deux autres bords de la plaque. Avantageusement, les branches de sortie s'étendent chacune dans une direction générale faisant un angle de 45 par rapport à la direction générale de la branche d'entrée. Dans une forme de réalisation de l'invention, les nervures de refroidissement ont une hauteur plus faible dans la région centrale de la plaque pour former un logement propre à recevoir une extrémité du moteur. De façon avantageuse, la plaque porte au moins trois composants électroniques de puissance, notamment des transistors, disposés respectivement du côté opposé à la branche d'entrée et aux deux branches de sortie. Chaque branche est ainsi affectée au refroidissement d'un composant électronique particulier. Selon une autre caractéristique, les branches de sortie ont des sections de sortie équivalentes, ce qui permet de répartir de façon égale le flux d'air entre les deux branches de sortie. Sous un autre aspect, l'invention concerne un ventilateur centrifuge, du type comprenant une turbine propre à tourner dans une volute d'un boîtier sous l'action d'un moteur électrique, et dans lequel le boîtier loge un équipement tel que défini précédemment. De façon préférentielle, cet équipement est logé dans un fond du boîtier dans une position telle que la plaque s'étende dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation du moteur et que la face munie des ailettes se trouve du côté du moteur. Selon une autre caractéristique, la branche d'entrée et les deux branches de sortie des nervures de refroidissement s'étendent chacune dans une position sensiblement radiale par rapport à l'axe de rotation du moteur. Avantageusement, la branche d'entrée communique, au travers d'une entrée d'air, avec une zone de surpression de la volute, tandis que les deux branches de sortie communiquent chacune, au travers d'une sortie d'air, avec une zone de dépression de la volute. La circulation du flux d'air s'effectue ainsi de façon naturelle. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, l'entrée d'air et les deux sorties d'air sont définies chacune par un canal faisant communiquer la volute avec le fond du boîtier. Ces trois canaux peuvent être réalisés monoblocs avec le fond du boîtier. Dans un ventilateur centrifuge du type précité, la volute comporte une tubulure d'échappement s'étendant dans une direction tangentielle à la turbine, un bec étant formé à la jonction de la tubulure d'échappement et de la volute. Selon l'invention, on prévoit que la branche d'entrée de l'équipement régulateur de puissance fasse un angle d'envi- ron 65 à 75 par rapport à ce bec. On obtient une configuration optimale pour l'obtention d'une zone de surpression au niveau de l'entrée d'air et de zones de dépression au niveau des sorties d'air. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un ventilateur centrifuge muni d'un équipement régulateur de puissance selon l'invention, le plan de coupe étant perpen- diculaire à l'axe de rotation du moteur et passant par la volute, conformément à la ligne I-I de la figure 2, le moteur et la turbine étant supprimés pour la clarté du dessin; - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 1; - la figure 4 est une vue de dessus de l'équipement régula- teur de puissance du ventilateur de la figure 1; - la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 4; et - la figure 6 est une vue de dessous de l'équipement de la figure 4. Le ventilateur centrifuge représenté aux figures 1 à 3 comprend un boîtier 10 comportant une partie 12 en forme de volute ou de spirale, ci- après appelée "volute 12", à l'intérieur de laquelle est propre à tourner une turbine 14 sous l'action d'un moteur électrique 16, autour d'un axe de révolution XX (figures 2 et 3). La volute 12 comprend une face d'extrémité 18 munie d'une ouverture circulaire 20 centrée sur l'axe XX et servant à admettre de l'air à l'intérieur de la volute 12. Cette dernière comprend en outre une paroi latérale 22 définie par des génératrices parallèles à l'axe XX et s'appuyant sur une courbe en forme générale de spirale. La paroi 22 est ouverte et est raccordée d'une part à une paroi 24 par l'intermédiaire d'un bec 26 et à une paroi opposée 28 prolongeant la paroi 22 (figure 1). Les parois 24 et 28 définissent ensemble une tubulure d'échappement ou d'évacua- tion 30 qui s'étend dans une direction généralement tangen- tielle par rapport à la turbine 14. La tubulure 30 est en outre délimitée par la face d'extrémité 18 et par une face d'extrémité opposée 32. Ainsi, de l'air peut être admis dans la volute par son ouverture 20, être mis en mouvement par la turbine par effet centrifuge et quitter la volute par la tubulure d'échappe- ment 30. Sur la face d'extrémité 32 est raccordé un fond de boîtier 34 qui présente une paroi de fond 36 et une paroi latérale étagée 38, ce fond de boîtier servant à loger le moteur 16. Le fond de boîtier loge également un équipement régulateur de puissance 40 selon l'invention. L'équipement 40 comprend une plaque 42 de forme sensiblement rectangulaire dont le plan est disposé perpendiculairement à l'axe XX. La plaque 42 est en matériau conducteur de la chaleur, par exemple en aluminium. Elle est fixée dans le fond du boîtier 34 par l'intermédiaire d'un support 39 en forme de couronne et de trois vis 41 (figures 1, 2 et 3). La plaque 42 possède une première face 44 généralement lisse disposée en regard de la paroi de fond 36 du boîtier (figures 2 et 3) et sur laquelle est fixé un circuit électronique de commande du moteur. Ce circuit électronique comprend notamment trois transistors de puissance 46, 48 et 50 (figures 1, 4 et 6). La plaque 42 comporte une face opposée 52 sur laquelle sont formées en relief trois séries de nervures de refroidisse- ment respectivement 54, 56 et 58 (figures 1 et 4). Les nervures de refroidissement 54 sont parallèles entre elles et à un axe E contenu dans le plan de la plaque 42 et passant par son centre O par lequel passe l'axe XX. Les nervures 54 définissent une branche d'entrée 60. Les nervures de refroidissement 56 sont parallèles entre elles et à un axe Sl contenu dans le plan de la plaque et passant par le centre O. Ces nervures 56 définissent une première branche de sortie 62. Les nervures de refroidissement 58 sont parallèles entre elles et à un axe S2 contenu dans le plan de la plaque et passant par le centre O de cette dernière. Les nervures 56 définissent une seconde branche de sortie 64. Comme on le voit sur la figure 1, l'axe E de la branche d'entrée est décalé d'un angle A voisin de 70 par rapport au bec 26 de raccordement de la tubulure d'échappement 30. Par ailleurs, les axes S1 et S2 font chacun un angle de 45 par rapport à l'axe E (figure 1). Les nervures 54 de la branche d'entrée sont déviées dans la région du centre de la plaque pour former, d'un côté les nervures 56 de la branche de sortie 62, et d'un autre côté les nervures 58 de la branche de sortie 64, afin de définir une structure générale en forme de Y. Les nervures de refroidissement sont propres à être balayées par un flux d'air provenant de la volute par la branche d'entrée et évacué ensuite dans la volute par les deux branches de sortie. A cet effet, le fond de boîtier délimite trois canaux reliant chacun la volute à l'une des trois branches de la plaque 42. Ces trois canaux comprennent tout d'abord un canal d'entrée 66 dont une extrémité débouche dans la volute et dont l'autre extrémité délimite une bouche d'air 68 (figures 1 et 2). Dans le boîtier sont formés en outre un premier canal de sortie 70 dont une extrémité débouche dans la volute dans une région de dépression de celle-ci et dont une autre extrémité délimite une bouche d'air 72 (figure 1). En outre, un deuxième canal de sortie 74 de forme coudée comporte une extrémité débouchant dans la volute dans une région de dépression de celle-ci et une autre extrémité délimite une bouche d'air 76 (figures 1 et 3). Les trois canaux 66, 70 et 74 s'étendent dans des directions généralement parallèles à l'axe XX. Ils peuvent être formés directement par moulage avec le fond de boîtier ou bien être rapportés dans celui-ci. Les bouches d'air 68, 72 et 76 sont situées respectivement dans la direction des axes E, S1 et S2 et en regard des branches 60, 62 et 64 (figure 1). Ainsi, un flux d'air F est prélevé dans la volute dans une région de surpression de celle-ci et est conduit jusqu'à la bouche 68. Le flux d'air longe ensuite les nervures de refroidissement 54 de la branche d'entrée 60 puis se partage en deux flux longeant respectivement les nervures de refroidissement 56 et 58 des deux branches de sortie 62 et 64. Cet air est ensuite évacué par les bouches 72 et 76 pour regagner la volute au travers des canaux de sortie 70 et 74. De la sorte, on assure le refroidissement des composants du circuit, notamment des transistors de puissance 46, 48 et 50. Pour obtenir une efficacité optimale, les transistors 46, 48 et 50 sont chacun disposés dans la région d'une branche. Dans l'exemple, ces trois transistors sont disposés respectivement dans la région de la branche d'entrée et dans la région des branches de sortie. Par ailleurs, les branches de sortie 62 et 64 ont des sections de sortie équivalentes au niveau des bouches 72 et 76 pour assurer une répartition égale du flux d'air entre les deux branches. On se réfère maintenant aux figures 4 à 6 pour décrire de façon détaillée un équipement 40 selon l'invention compor- tant une plaque 42 identique à celle décrite précédemment. La branche d'entrée 60 comporte une extrémité d'entrée 78 située près d'un bord 80 de la plaque 42 et une extrémité de sortie 84 située dans une région centrale 86 de la plaque, c'est-à-dire autour du centre O. La branche de sortie 62 comporte une extrémité d'entrée 88 située dans cette région centrale et une extrémité de sortie 90 située près d'un bord 92 de la plaque. De même, la branche de sortie 64 comporte une extrémité d'entrée 94 située dans la région centrale et une extrémité de sortie 96 située près d'un bord 98 de la plaque. Ainsi, les branches 60, 62 et 64 s'étendent dans des directions généralement radiales par rapport à cette région centrale. Comme on le voit mieux sur la figure 5, les nervures de refroidissement ont une hauteur plus faible dans la région centrale, cette dernière délimitant un logement de forme générale tronconique propre à loger une extrémité du moteur 16. Ceci permet de diminuer l'encombre- ment axial du ventilateur, tout en assurant un bon refroi- dissement des transistors de puissance. Comme on le voit sur la figure 4, les transistors 46, 48 et sont fixés respectivement dans la région des branches 60, 62 et 64, du côté opposé aux nervures de refroidissement. La plaque 42 comprend en outre trois trous 102, 104 et 106 pour sa fixation sur le support 39. Sur la figure 5, on n'a pas indiqué, pour des raisons de simplification, les intersections des nervures avec le logement tronconique 100. Bien entendu, l'équipement régulateur de puissance de l'invention n'est pas limité à une utilisation dans un ventilateur centrifuge pour une installation de chauffage et/ou de climatisation de véhicule automobile. Il peut être utilisé conjointement à d'autres types de moteurs électriques. Revendications 1.- Equipement régulateur de puissance pour moteur électri- que, du type comprenant une plaque (42) dont une première face (44) porte au moins un composant électronique (46, 48, ) et dont une seconde face (52) est munie de nervures de refroidissement (54, 56, 58) propres à être balayées par un flux d'air (F), caractérisé en ce que les nervures de refroidissement (54, 56, 58) sont agencées pour former une branche d'entrée (60) propre à être alimentée par le flux d'air (F) et deux branches de sortie (62, 64) raccordées à la branche d'entrée (60) et propres à évacuer le flux d'air (F), en sorte que le flux d'air (F) est propre à circuler suivant un trajet en forme de Y, tangentiellement à la plaque (42). 2.- Equipement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la branche d'entrée (60) comporte une extrémité d'entrée (78) située près d'un bord (80) de la plaque et une extré- mité de sortie (84) située dans une région centrale (86) de la plaque, tandis que chaque branche de sortie (62; 64) comporte une extrémité d'entrée (88; 94) située dans cette région centrale et une extrémité de sortie (90; 96) située près d'un bord (92; 98) de la plaque, en sorte que la branche d'entrée et les deux branches de sortie s'étendent dans des directions radiales (E; S1; S2) par rapport à la région centrale (86). 3.- Equipement selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les branches de sortie (62, 64) s'étendent chacune dans une direction générale (Sl, S2) faisant un angle de 45 par rapport à la direction générale (E) de la branche d'entrée (60). 4.- Equipement selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les nervures de refroidissement (54, 56, 58) ont une hauteur plus faible dans la région centrale (86) pour former un logement (100) propre à recevoir une extrémité du moteur (16). 5.- Equipement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la plaque (42) porte au moins trois composants électroniques de puissance (54, 56, 58), notam- ment des transistors, disposés respectivement du côté opposé à la branche d'entrée (60) et aux deux branches de sortie (62, 64). 6.- Equipement selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les branches de sortie (62, 64) ont des sections de sortie équivalentes. 7.- Ventilateur centrifuge comprenant une turbine (14) propre à tourner dans une volute (12) d'un boîtier (10) sous l'action d'un moteur électrique (16), caractérisé en ce que le boîtier (10) loge un équipement (40) selon l'une des revendications 1 à 6. 8.- Ventilateur centrifuge selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'équipement (40) est logé dans un fond (34) du boîtier dans une position telle que la plaque (42) s'étende dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe (XX) du moteur (16) et que la face (52) munie des ailettes (54, 56, 58) se trouve du côté du moteur (16). 9.- Ventilateur selon la revendication 8, caractérisé en ce que la branche d'entrée (60) et les deux branches de sortie (62, 64) s'étendent chacune dans une position sensiblement radiale par rapport à l'axe de rotation (XX) du moteur (16). 10.- Ventilateur selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la branche d'entrée (60) communique, au travers d'une entrée d'air (68), avec une zone de surpression de la volute, tandis que les deux branches de sortie (64, 66) communiquent chacune, au travers d'une sortie d'air (72, 74) avec une zone de dépression de la volute. 11.Ventilateur selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'entrée d'air (68) et les deux sorties d'air (72, 74) sont définies chacune par un canal (66, 70, 74) faisant communiquer la volute (12) avec le fond (34) du boitier. 12.- Ventilateur selon la revendication 11, dans lequel le boîtier (2) comporte une tubulure d'échappement (30) reliée à la volute (12) par un bec (26), caractérisé en ce que la branche d'entrée (60) de l'équipement (40) fait un angle de 65 à 75 par rapport au bec (26).