Brevet FR2742813A1 — publié le 19970627

Ventilateur centrifuge, notamment pour véhicule automobile L'invention concerne les ventilateurs centrifuges à turbine, notamment pour véhicule automobile, et plus particulièrement le mode de refroidissement d'une carte électronique servant à commander la turbine. Certains ventilateurs centrifuges comprennent un boîtier en forme de volute et une turbine tournant à l'intérieur du boîtier sous l'action d'un moteur. Ce moteur, de type électrique, est commandé par un circuit de commande muni de composants électroniques et d'un radiateur de refroidissement destiné à rayonner de la chaleur préalablement rayonnée par conduction par les composants électroniques. Dans un ventilateur de ce type, certains composants électroniques, et notamment les transistors ou résistances de la carte électronique de commande du moteur électrique, rayonnent une grande quantité de chaleur qu'il est difficile de dissiper. Or, si la dissipation n'est pas suffisamment efficace, cela peut diminuer très notablement les performances du moteur. Pour remédier à cet inconvénient, l'homme de l'art a proposé de munir la volute d'un conduit auxiliaire de dérivation qui prélève une partie de l'air pulsé pour l'acheminer jusqu'à un logement dans lequel se trouve installé le circuit de commande, permettant ainsi de balayer son radiateur de refroidissement et de dissiper la chaleur qu'il rayonne en fonctionnement. Un tel ventilateur est enseigné par exemple par la publication FR-A-2 676 610. Ce type de ventilateur connu ne donne pas entière satisfaction du fait que, d'une part, le trajet que doit emprunter l'air destiné au refroidissement est compliqué, ce qui rend difficile l'assemblage des pièces constituant le ventilateur, et d'autre part, cette dérivation d'air entrain des pertes de charge importantes. De plus, de par son implantation, le circuit de commande est difficile à remplacer en cas de panne. On connaît, par ailleurs, d'après la Demande de Brevet français 94 15508 (non publiée), un ventilateur centrifuge dans lequel la volute comporte près de son entrée, dans une partie de faible section, une partie conformée formant un évidement orienté vers une turbine pour loger partiellement un composant de type transistor du circuit de commande de la turbine, en vue de son refroidissement, le reste du circuit de commande étant refroidi par d'autres moyens. Du fait de l'emplacement de l'évidement, les pertes de charge d'un tel ventilateur centrifuge sont assez importantes, et par ailleurs, il est nécessaire d'utiliser deux types de moyens de refroidissement pour refroidir l'ensemble des composants du circuit de commande. En conséquence, un but de l'invention est de procurer un ventilateur centrifuge qui ne présente pas les inconvénients des ventilateurs de la technique antérieure. L'invention propose à cet effet un ventilateur centrifuge du type défini en introduction, dans lequel, d'une part, le circuit de commande comprend une carte électronique munie sur une première face de composants électroniques et sur une seconde face, opposée à la première, d'un radiateur de refroidissement destiné à rayonner de la chaleur préalablement rayonnée par conduction par les composants électroniques au travers de la carte électronique, et d'autre part, la carte électronique et les composants électroniques installés sur la première face de cette carte électronique sont logés dans l'évidement, tandis que son radiateur de refroidissement est situé dans la volute, en dehors de l'évidement, de sorte que le flux d'air pulsé circulant dans cette volute puisse dissiper la chaleur rayonnée par ledit radiateur de refroidissement. Ainsi, le circuit de commande étant intégralement logé dans le boîtier, on simplifie notablement le montage, et par ailleurs, du fait que seul le radiateur de refroidissement est sur le trajet direct du flux d'air, cela limite très notablement les pertes de charge, tout en augmentant très notablement le rendement de l'échange thermique entre le flux d'air et le radiateur de refroidissement. Selon une autre caractéristique de l'invention, les composants électroniques sont placés à distance d'une paroi de l'évidement de manière à former un canal de dérivation d'air présentant une entrée et une sortie débouchant dans la volute respectivement en amont et en aval de bords latéraux de la carte électronique, ce qui permet d'assurer le refroidissement desdits composants électroniques, sans faire appel à des moyens de refroidissement additionnels. De la sorte, une petite partie du flux d'air pulsé est prélevée dans la volute et acheminée par le canal de dérivation jusqu'au niveau des composants électroniques qui sont alors refroidis. Cela permet d'améliorer encore le rendement de l'échange thermique. Dans un mode de réalisation préféré, d'une première part, l'évidement présente une extension dans la direction perpendiculaire à la direction locale de circulation de l'air pulsé notablement plus grande que la somme des épaisseurs respectives de la carte électronique et des composants électroniques qu'elle supporte, ce qui permet de former le canal de dérivation d'air, d'une seconde part, l'extension de l'évidement dans ladite direction locale de circulation de l'air pulsé est notablement supérieure à l'extension de la carte électronique dans cette même direction locale, et d'une troisième part, la carte électronique est sensiblement centrée dans l'évidement relativement à cette direction locale de circulation de l'air pulsé, permettant ainsi de dégager un espace amont et un espace aval formant respectivement l'entrée et la sortie du canal de dérivation d'air. Le canal de dérivation est ainsi formé simplement du fait que le volume occupé par la carte électronique et les composants électroniques est notablement plus petit que le volume interne de l'évidement. Préférentiellement, l'évidement est situé à la périphérie du boîtier, dans une partie terminale de la volute. La partie terminale d'une volute étant généralement rectiligne, le flux d'air pulsé possède en cet endroit une direction de circulation sensiblement rectiligne, contrairement à la partie centrale dans laquelle le flux d'air pulsé est contraint, par effet centrifuge, à balayer la paroi externe de la volute. Cela permet de limiter au maximum les pertes de charge induites par la présence du radiateur de refroidissement sur le trajet du flux d'air principal. Préférentiellement, le radiateur de refroidissement comprend une pluralité d'ailettes de refroidissement positionnées sensiblement parallèlement à la direction locale de circulation de l'air pulsé et sensiblement perpendiculairement à la carte électronique. Un tel agencement permet de réduire encore plus les pertes de charge, tout en améliorant encore le rendement d'échange thermique. Dans la description qui suit, faite 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 selon l'invention; et - la figure 2 illustre, de façon agrandie, la partie conformée du boîtier du ventilateur de la figure 1 et du circuit de commande qu'elle loge au moins partiellement, dans une vue en coupe selon l'axe II-II de cette figure 1. Dans la description qui suit, on se réfère en permanence aux deux figures. Le ventilateur centrifuge 1 représenté à la figure 1 comprend un boîtier 2 comportant une partie 3 en forme de volute spiralée de section croissante, à l'intérieur de laquelle est propre à tourner une turbine 4 sous l'action d'un moteur électrique 5 (représenté en trait discontinu), autour d'un axe de révolution 6. L'air est aspiré de façon axiale par la turbine, puis mis en mouvement par effet centrifuge. Cet air pénètre alors dans la volute 3 et sort du boîtier 1 au niveau d'une sortie d'air 7 située à l'extrémité d'une partie terminale 8 sensiblement rectiligne, afin d'alimenter un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation (non représenté sur les figures). La paroi externe 9 du boîtier 2 comprend, dans sa partie terminale 8, une partie conformée 10 formant un évidement à l'intérieur de la volute. Cet évidement 10 est sensiblement orienté vers la turbine 4. Dans cet évidement 10 se trouve logé au moins partiellement un circuit de commande 11 destiné à gérer la rotation du moteur 6. Ce circuit 11 comprend une carte électronique 12 comportant une première face 13 et une seconde face 14 sur lesquelles sont respectivement implantées des composants électroniques 15 et un radiateur de refroidissement 16. Les composants électroniques 15 comprennent notamment des résistances de puissance de type céramique adaptées pour faire varier la vitesse de rotation du moteur 6. Le circuit de commande 11 est relié au moteur et aux moyens d'alimentation (non représentés) par l'intermédiaire d'un connecteur 17 et d'une pluralité de câbles électriques réunis sous forme de nappe 18. Ce connecteur 17 présente une partie avant 19 adaptée pour pénétrer au travers d'une ouverture 20 réalisée dans la paroi externe 9 du boîtier 2 et prévue à cet effet. Le connecteur 17 est muni de préférence d'une jupe permettant d'étanchéifier l'ouverture 20 contre les fuites d'air, évitant ainsi des pertes de charge inutiles. La partie avant 19 du connecteur sert également de support rigide pour le circuit de commande 11. L'ouverture 20 présente par ailleurs des dimensions qui permettent la sortie du circuit de commande 11 à l'extérieur de la volute 3, au cas où son remplacement s'avérerait nécessaire. Le circuit de commande 11 est positionné dans le boîtier 2 de sorte que seuls les composants électroniques 15 et la carte électronique 12 soient logés dans l'évidement 10, tout en ménageant un espace entre lesdits composants électroniques 15 et la paroi 9 délimitant le fond de l'évidement 10. Cet espace forme un canal de dérivation d'air 21 (appelé généralement "bipasse") dont une entrée 22 et une sortie 23 débouchent dans la volute 3 respectivement en amont et en aval de bords latéraux de la carte électronique 12, lesquels bords sont placés sensiblement dans le prolongement de la paroi externe 9. Pour obtenir ce résultat, l'évidement 10 présente une extension (hauteur) dans la direction perpendiculaire à la direction locale de circulation de l'air pulsé I notablement plus grande que la somme des épaisseurs respectives de la carte électronique 12 et des composants électroniques 15 supportés par la carte. Par ailleurs, l'extension (largeur) de l'évidement 10 dans la direction locale de circulation de l'air pulsé I est notablement supérieure à l'extension de la carte électronique 12 dans cette même direction locale. Enfin, la carte électronique 12 est sensiblement centrée dans l'évidement 10 relativement à cette direction locale de circulation d'air I. Le radiateur de refroidissement 16 comprend une embase 24 prolongée sensiblement à perpendicularité par une pluralité d'ailettes de refroidissement 25 sensiblement parallèles les unes aux autres. Les ailettes de refroidissement 25 sont sensiblement perpendiculaires à la paroi externe 9 dans sa partie terminale 8, et par conséquent sensiblement parallèles à la direction locale de circulation de l'air pulsé I (indiquée en pointillé sur la figure 1). L'air pulsé qui arrive dans la partie terminale 8 de la volute 3 (flèche F1) est contraint à suivre une direction sensiblement rectiligne (flèche F2). La partie d'air pulsé qui se trouve au niveau des ailettes de refroidissement 25 vient lécher celles-ci, permettant ainsi d'évacuer l'énergie calorifique qu'elles rayonnent lorsque le moteur est en fonctionnement, avec un minimum de pertes de charge. Cette énergie est initialement rayonnée vers l'arrière par les composants électroniques 15 et éventuellement la carte électronique 12 si celle-ci comprend des composants intégrés, puis transmise au radiateur de refroidissement 16 par conduction. La partie d'air pulsé qui se trouve au niveau de l'embase 24 du radiateur de refroidissement 16 est au moins partiellement contrainte à s'engouffrer dans le conduit de dérivation d'air 21 par son entrée 22 (flèche F3). Cette partie d'air pulsé vient balayer les composants électroniques 15 et la première face 13 de la carte électronique 12, ce qui permet d'évacuer l'énergie calorifique qu'ils rayonnent vers l'avant lorsqu'ils sont en fonctionnement. Cet air est ensuite évacué dans la volute 3 par la sortie 23 du conduit de dérivation d'air 21. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit ci-avant, mais elle embrasse toutes les variantes que pourra développer l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après. Ainsi, l'évidement pourrait être réalisé plus en amont, dans la partie coudée de la volute, s'il s'avérait nécessaire de balayer le circuit de commande 11 plus fortement, puisque la composante radiale de l'effet centrifuge a tendance à repousser l'air pulsé vers la paroi externe 9 du boîtier 2. De même, si cela s'avère nécessaire, la forme de la volute pourra être différente de celle illustrée. Ainsi, le rayon de la volute qui régle l'intensité de la force centrifuge pourra être adaptée aux besoins, tout comme sa section qui régle le flux. Revendications 1. Ventilateur centrifuge, du type comprenant un boîtier (2) en forme de volute (3) comportant une partie conformée (10) formant un évidement propre à loger un composant électronique (15) d'un circuit de commande (11) et orienté vers une turbine (4) tournant à l'intérieur du boîtier (2) sous l'action d'un moteur (5), de type électrique, commandé par le circuit de commande, ladite turbine (4) étant destinée à pulser de l'air dans la volute (3), caractérisé en ce que le circuit de commande (11) comprend une carte électronique (12) munie sur une première face (13) de composants électroniques (15) et sur une seconde face (14), opposée à la première, d'un radiateur de refroidissement (16) destiné à rayonner de la chaleur préalablement rayonnée par conduction par les composants électroniques au travers de la carte électronique, et en ce que la carte électronique (12) et les composants électroniques (15) installés sur la première face de ladite carte électronique sont logés dans l'évidement (10), tandis que son radiateur de refroidissement (16) est situé dans la volute (3), en dehors de l'évidement, de sorte que le flux d'air pulsé circulant dans cette volute puisse dissiper la chaleur rayonnée par ledit radiateur de refroidissement. 2. Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les composants électroniques (15) sont placés à distance d'une paroi externe (9) de l'évidement (10) de manière à former un canal de dérivation d'air (21) présentant une entrée (22) et une sortie (23) débouchant dans la volute (3) respectivement en amont et en aval de bords latéraux de la carte électronique (12), ce qui permet d'assurer le refroidissement desdits composants électroniques (15). 3. Ventilateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'évidement (10) présente une extension dans la direction perpendiculaire à la direction locale de circulation de l'air pulsé (I) notablement plus grande que la somme des épaisseurs respectives de la carte électronique (12) et des composants électroniques (15) que ladite carte électronique supporte, ce qui permet de former le canal de dérivation d'air (21), en ce que l'extension de l'évidement (10) dans ladite direction locale de circulation de l'air pulsé (I) est notablement supérieure à l'extension de la carte électronique (12) dans cette même direction locale, et en ce que la carte électronique (12) est sensiblement centrée dans l'évidement (10) relativement à cette direction locale de circulation d'air pulsé (I), permettant ainsi de dégager un espace amont et un espace aval formant respectivement l'entrée (22) et la sortie (23) du canal de dérivation d'air (21). 4. Ventilateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'évidement (10) est situé à la périphérie du boîtier (2), et de préférence dans une partie terminale (8) de la volute (3). 5. Ventilateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le radiateur de refroidissement (16) comprend une pluralité d'ailettes de refroidissement (25) positionnées sensiblement parallèlement à la direction locale de circulation de l'air pulsé (I) et sensiblement perpendiculairement à la carte électronique (12).