Brevet FR2797308A1 — publié le 20010209

La présente invention concerne une unité d'alimentation en carburant comportant une pompe d'alimen- tation en forme de pompe à circulation ou à canal latéral, ayant une chambre réalisée dans un boîtier et un rotor de pompe logé dans la chambre ainsi qu'un moteur électrique en- traînant le rotor, le rotor du moteur électrique étant formé par le rotor de la pompe d'alimentation. Dans les unités d'alimentation en carburant con- nues, correspondant à ce type pour transférer du carburant d'un réservoir à un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile (WO 95/25885), la pompe d'alimentation et le mo- teur électrique assurant son entraînement sont juxtaposés dans un boîtier. Le rotor de la pompe dont la périphérie est munie d'ailettes ou d'aubes, est solidaire de l'arbre du ro- tor qui porte un enroulement d'induit ou de rotor logé dans des rainures et tourne dans un stator occupé par des segments d'aimants permanents. L'alimentation électrique de l'enroulement de l'induit se fait par un commutateur ou un convertisseur de courant monté sur l'arbre du rotor et par deux balais appliqués sur le commutateur par une pression ra- diale exercée par des ressorts. Cette unité d'alimentation est relativement encombrante. Selon le document DE 19 752 884, on connaît une unité d'alimentation en carburant comportant une pompe d'alimentation réalisée sous la forme d'une pompe à circula- tion ou à canal latéral, ayant une chambre de pompe réalisée dans le boîtier et un rotor logé dans cette chambre; le ro- tor de la pompe est entraîné par un moteur électrique compor- tant un enroulement d'induit et des aimants permanents ainsi qu'un stator et un rotor. Ce moteur électrique est un moteur sans balais et son rotor est constitué par le rotor de la pompe d'alimentation. Dans cette unité d'alimentation, on ré- unit les pièces en rotation, c'est-à-dire que le rotor de la pompe et celui du moteur électrique sont réunis. Cette solu- tion permet de réaliser une unité d'alimentation de construc- tion très compacte. En particulier l'unité d'alimentation peut être très plate, c'est-à-dire avec une faible dimension axiale. L'inconvénient de cette unité d'alimentation est celle des aimants permanents équipant le rotor ce qui crée des difficultés de réalisation et de fabrication relativement importantes. De plus, les phénomènes d'usure sont relative- ment importants dans une telle unité d'alimentation à cause des particules de saleté, ferromagnétiques, s'accrochant aux aimants du rotor. Selon la technique des moteurs à réluctance à commutation, on connaît des moteurs à réluctance commutée dits SR combinant à la fois un couple maximum élevé et un rendement élevé pour le moteur à courant continu ainsi que de bonnes caractéristiques économiques et d'affaiblissement de champ du moteur à induction. De tels moteurs à réluctance commutée utilisent la force d'attraction d'un électro-aimant vis-à-vis du fer. Cela signifie que le circuit magnétique cherche à se rapprocher du point correspondant à la réluc- tance minimale. On connaît par exemple de tels moteurs à ré- luctance commutée ayant 8 stators et 6 pôles de rotor, correspondant à une structure à quatre phases. Chaque pôle du stator comporte une bobine d'excitation. Les pôles en regard sont combinés électriquement pour que la paire de pôles Nord/pôle Sud correspond à une phase. Cette phase est générée par deux commutateurs électroniques dans une direction du courant en utilisant des diodes pour régénérer le courant. Lorsque le courant est appliqué à une phase, il crée un cou- ple correspondant. La phase reste excitée jusqu'à ce que la bobine du rotor et celle du stator soit alignée. L'excitation séquentielle des phases produit la rotation continue du mo- teur. La présente invention a pour but de développer une unité d'alimentation en carburant permettant d'éviter les inconvénients décrits ci-dessus des unités d'alimentation connues. A cet effet, l'invention concerne une unité d'alimentation caractérisée en ce que le moteur électrique est un moteur à réluctance commutée. L'utilisation selon l'invention d'un moteur à ré- luctance commutée dans le cadre de l'unité d'alimentation permet de supprimer complètement les aimants permanents né- cessaires dans les unités d'alimentation actuelles. Cela se traduit par une réduction de coût et d'usure. L'unité d'alimentation selon l'invention convient pour des formes de réalisation extrêmement plates de pompes électriques à carbu- rant. La suppression de l'aimantation permanente donne des avantages de montage par rapport aux unités d'alimentation connues. L'utilisation de l'unité d'alimentation selon l'invention permet de supprimer la pompe à jet utilisée usuellement pour remplir le pot de la pompe d'alimentation. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: * le moteur à réluctance commuté est un moteur à quatre pha- ses; * le rotor du moteur à réluctance commutée est en fer doux. Il est intéressant de réaliser le moteur à réluc- tance commutée comme moteur à quatre phases. L'utilisation d'un tel moteur offre l'avantage par rapport aux réalisations connues, d'un nombre de phases plus réduit avec une ondula- tion moindre du couple fourni, c'est-à-dire des avantages du point de vue du fonctionnement silencieux. L'invention concerne également l'application d'un moteur à réluctance commutée pour l'entraînement d'un rotor de pompe d'alimentation en forme de pompe à circulation ou à canal latéral d'une unité d'alimentation en carburant, carac- térisée en ce que le rotor du moteur à réluctance commutée est intégré dans le rotor de la pompe d'alimentation. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation préférentiel d'une unité d'alimentation représenté dans les dessins annexés dans les- quels: * la figure 1 est une coupe longitudinale ou méridienne de l'unité d'alimentation, la coupe passant dans la moitié supérieure de la figure dans la zone de circulation et dans la moitié inférieure de la figure dans la zone d'aspiration de l'unité d'alimentation, * la figure 2 est une vue schématique de la géométrie d'un moteur à réluctance commutée d'une unité d'alimentation selon l'invention, la figure 3 est une vue d'un moteur à réluctance commutée tournée de 90 par rapport à la vue de la figure 2. L'unité d'alimentation représentée schématique- ment à la figure 1 permet de fournir le carburant d'un réser- voir à un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. Usuellement, l'unité d'alimentation est combinée à un pot de filtre pour constituer une unité d'équipement de réservoir pour un réservoir d'alimentation en carburant ou un réservoir de carburant d'un véhicule. L'unité d'alimentation comporte une pompe d'alimentation 11 en forme de pompe à cir- culation ou à canal latéral et un moteur électrique 12 en- trainant la pompe d'alimentation 11. La pompe d'alimentation et le moteur électrique 12 sont logés dans un boîtier commun 13. La construction et le fonctionnement de la pompe d'alimentation 11 sont connus et sont par exemple décrits dans le document DE 4020521 Ai. Le boîtier 13 comporte une chambre de pompe 14 délimitée dans la direction axiale par deux parois latérales 141, 142 dis- tantes axialement l'une de l'autre et s'étendant radialement et dans la direction périphérique par une paroi périphérique 143 reliant les deux parois latérales. Un rotor de pompe 16 est associé à la chambre de pompe 14; ce rotor est solidaire en rotation d'un arbre 17. L'arbre 17 est logé par ses extré- mités respectives dans deux paliers 18, 19 réalisés dans les deux parois latérales 141, 142. L'axe de l'arbre 17 est ali- gné sur l'axe 161 du rotor et sur celui de la chambre de pompe 14. Le rotor 16 comporte un grand nombre d'aubes 20, radiales, écartées dans la direction périphérique; unique- ment deux aubes sont représentées dans le dessin. Les aubes 20 sont reliées par un anneau extérieur 21. Chaque fois deux aubes 20 délimitent entre elles une chambre 22 ouverte axia- lement. Il est à remarquer qu'il est également possible de prévoir d'autres chambres d'aubes situées radialement plus à l'intérieur par rapport aux chambres 22 représentées. Le rotor 16 se trouve en regard des parois laté- rales 141, 142 en laissant un intervalle et l'anneau exté- rieur 21 forme avec la paroi périphérique 143 de la chambre de pompe 14, un intervalle radial. Chacune des parois latéra- les 141, 142 de la chambre de pompe 14 comporte un canal la- téral 23, 24 en forme de rainure, ouvert en direction de la chambre de pompe 14, concentrique à l'axe 161 du rotor et oc- cupant dans la direction périphérique, pratiquement un angle d'environ 330 entre le début du canal latéral jusqu'à l'extrémité de celui-ci; entre l'extrémité du canal latéral et son début, il subsiste une interruption. Dans la partie inférieure de la coupe du dessin, on a seulement représenté les origines 231, 241 des canaux latéraux 23, 24. L'extrémité d'un canal latéral se trouve décalée d'environ 330 . Chaque canal latéral est relié par un canal d'arrivée 25, 26, aligné radialement, avec un orifice d'aspiration 27 de l'unité d'alimentation. Les extrémités des deux canaux latéraux 23, 24 qui n'apparaissent pas ici, sont reliées chacune par un canal d'évacuation à un ajutage de pression de l'unité d'alimentation. Le moteur électrique est un moteur à réluctance commutée 12 comprenant un rotor 29 et un stator 28. Le moteur 12 est de préférence un moteur à quatre phases avec 8 pôles de stator et 6 pôles de rotor comme cela apparaît par exemple à la figure 2. Les pôles du stator portent chaque fois la ré- férence 1 et ceux du rotor la référence 2. Chaque pôle de stator 1 comporte une bobine d'excitation 3; on a seulement représenté deux bobines d'excitation. Les pôles en regard sont réunis électriquement pour former la paire de pôles Nord/Sud d'une phase. La phase est régulée par deux commuta- teurs électroniques Sl, S2; les diodes Dl, D2 représentées servent à la régénération du courant. Lorsque du courant est appliqué à une phase, il génère un couple. La phase reste ex- citée jusqu'à ce que les pôles du rotor et du stator soient alignés. Une excitation séquentielle des phases produit la rotation continue du moteur à réluctance commutée 12. La figure 1 montre que les pôles 2 sont prévus radialement à l'extérieur de l'anneau extérieur 21 du rotor. Il est toutefois également possible d'avoir des pôles de ro- tor 2 situés radialement à l'intérieur par rapport à l'anneau extérieur. La figure 3 est une vue essentiellement tournée de 90 par rapport à celle de la figure 2, des composants principaux du moteur à réluctance commutée. La figure 1 montre le moteur à réluctance commu- tée 12 monté dans l'unité d'alimentation, avec ses composants principaux à savoir le stator 1, le rotor 2 et les enroule- ments de stator 3. Le moteur à réluctance commutée est inté- gré dans le rotor 16 de la pompe d'alimentation 11 pour avoir une unité d'alimentation de construction plate. Les pôles ma-10 gnétiques du moteur sont, comme décrit, formés par la combi- naison électrique respective des paires de pôles Nord/Sud en regard des pôles du stator. Les pôles 2 du rotor sont fixés sur l'anneau extérieur 21 du rotor 16. Les pôles du stator sont coaxiaux à l'axe 121 du rotor dans le boîtier 13. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Unité d'alimentation en carburant comportant une pompe d'alimentation (11) en forme de pompe à circulation ou à ca- nal latéral, ayant une chambre (14) réalisée dans un boîtier (13) et un rotor de pompe logé dans la chambre (14) ainsi qu'un moteur électrique (12) entraînant le rotor, le rotor (29) du moteur électrique étant formé par le rotor (16) de la pompe d'alimentation (11), caractérisée en ce que le moteur électrique est un moteur à réluctance commutée (12). 2 ) Unité d'alimentation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moteur à réluctance commutée est un moteur à quatre pha- ses. 3 ) Unité d'alimentation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le rotor (29) du moteur à réluctance commutée (12) est en fer doux. 4 ) Application d'un moteur à réluctance commutée pour l'entraînement d'un rotor de pompe d'alimentation (11) en forme de pompe à circulation ou à canal latéral d'une unité d'alimentation en carburant, caractérisée en ce que le rotor (29) du moteur à réluctance commutée est intégré dans le rotor (16) de la pompe d'alimentation (11).