Brevet FR2818461A1 — publié le 20020621

L'invention concerne un organe de commande de la puissance électrique pour un moteur de ventilateur qui contient une disposition de résistances électriques intercalées dans un circuit du moteur de ventilateur. Les organes de commande de la puissance du moteur de ventilateur de ce type sont par exemple habituels sous forme de régulateurs dits régulateurs de ventilateur à résistance pour la régulation de la puissance et donc de la vitesse de rotation de moteurs de ventilateur qui sont employés dans des installations de climatisation de véhicules motorisés pour produire un écoulement d'air frais ou de renouvellement d'air, pour faire passer de l'air climatisé dans un habitacle de véhicule. Dans le cas des systèmes connus de ce type, le moteur de ventilateur est souvent protégé à l'égard d'une surchauffe par un coupe-circuit thermique. Sous la désignation éléments PTC (" Positive temperature coefficient/à coefficient de température positif "), on connaît des éléments de résistance électriques spéciaux qui, à la différence du comportement des résistances électriques normales à la température, montrent, à température croissante, une croissance presque brutale de la valeur de leur résistance, de, souvent, plusieurs puissances de dix. Dans le domaine des installations de climatisation pour véhicule motorisé il est connu d'employer des éléments PTC comme éléments électriques chauffants dans des blocs de transmission de la chaleur. Un sous-groupe spécial d'éléments PTC en matériau polymère sont désignés sous le nom d'éléments PPTC (" Polymère positive temperature coefficient/polymères à coefficient de température positif "). Dans l'exposé DE 1 176 770 est décrit l'emploi d'un élément de résistance à coefficient de température positif pour la commande cadencée, sans contact, d'un courant électrique qui aliments par exemple une résistance chauffante dans un appareil de chauffage électrique. Pour obtenir un comportement cadencé automatique, à l'élément de résistance à coefficient positif est associée une résistance chauffante propre, intercalée en série dans le circuit avec l'élément de résistance à coefficient de température positif de façon 2 2818461 que l'élément de résistance à coefficient de température positif soit exposé aux pertes de chaleur de la résistance chauffante associée. La commande cadencée du courant doit opérer un réglage ou une régulation automatique de l'arrivée de la puissance. Se trouve comme problème technique à la base de l'invention la mise à disposition d'un organe de commande de la puissance électrique du type mentionné au début avec lequel l'arrivée de la puissance pour un moteur de ventilateur puisse être commandée, de façon nouvelle, avec protection contre une surchauffe. L'invention résout ce problème en mettant à disposition un organe de commande de la puissance électrique pour un moteur de ventilateur comportant un dispositif de résistance électriques intercalé dans un circuit de moteur de ventilateur, caractérisé par le fait que dans le circuit de moteur de ventilateur est intercalé un élément PPTC/polymère à coefficient de température positif à titre de protection contre une surchauffe, élément qui se situe sur le chemin de l'écoulement de fluide produit par le moteur de ventilateur et le long duquel passe, en le refroidissant, l'écoulement du fluide. Cet organe de commande de la puissance pour un moteur de ventilateur contient un élément PPTC qui est intercalé dans le circuit du moteur de ventilateur en tant que protection contre une surchauffe, qui se trouve sur le chemin de l'écoulement d'un fluide produit par le moteur de ventilateur, par exemple un écoulement de l'air, et le long duquel passe, en le refroidissant, l'écoulement du fluide. Cette disposition spéciale d'un élément PPTC dans le circuit du moteur de ventilateur permet une exploitation, automatiquement commandée par la température, du moteur de ventilateur. Car, dans le cas d'une exploitation du moteur de ventilateur sans incident, certes la chaleur se développe dans l'élément PPTC avec une arrivée croissante de la puissance au moteur du ventilateur, mais un trop fort échauffement de cet élément est interdit par le fait que, du fait de l'augmentation de puissance, la vitesse de rotation du moteur de ventilateur et donc l'intensité de l'écoulement du fluide produit par le moteur de ventilateur et dont également son effet de 3 2818461 refroidissement pour l'élément PPTC croissent. Au total on peut donc obtenir un équilibre de l'élément PPTC pour lequel cet élément se situe électriquement sur sa plage de conduction normale. Par ailleurs, en présence d'un incident d'exploitation dans le cas d'un blocage du moteur de ventilateur, la chaleur développée dans l'élément PPTC augmente par suite d'une augmentation, imposée par la régulation, de l'arrivée de la puissance, tandis que simultanément il n'y a pas d'écoulement du fluide ou en tout cas pas d'augmentation de cet écoulement et donc aucun effet de refroidissement, ou en tous cas aucun effet renforcé, pour l'élément PPTC. Ceci conduit à un chauffage de l'élément PPTC et donc à une croissance brutale de la valeur de sa résistance, ce par quoi le moteur de ventilateur est automatiquement mis hors circuit et tout risque de surchauffe est évité. Dans une extension de l'invention, l'élément PPTC est disposé de façon à être exposé aux pertes de chaleur du dispositif de résistances électriques. A nouveau, dans une exploitation normale, sans incident, du moteur de ventilateur, on peut obtenir de ce fait un équilibre de température pour l'élément PPTC entre d'une part les influences qui le chauffent du fait du chauffage interne et du fait des pertes de chaleur du dispositif de résistances électriques et d'autre part l'influence refroidissante de l'écoulement du fluide, de façon que l'élément PPTC se trouve électriquement sur sa plage de conduction normale. Dans une extension de l'invention, le dispositif de résistances comporte plusieurs résistances qui peuvent s'intercaler, par échelons, en série dans le circuit du moteur de ventilateur. Ceci permet un réglage de la puissance en plusieurs échelons pour le moteur de ventilateur. L'élément PPTC est intercalé en série entre le dispositif de résistances et le moteur de ventilateur dans le circuit du moteur de ventilateur et de ce fait il est parcouru par le courant électrique efficace du moteur de ventilateur dans tous les échelons de puissance dans lesquels au moins l'une des résistances est activement intercalée dans le circuit du moteur de ventilateur, de 4 2818461 sorte qu'il peut remplir sa fonction de commande de la température ou de protection contre une surchauffe. Un exemple de réalisation avantageux de l'invention est représenté sur les dessins et décrit ci-dessous: La figure 1 représente un diagramme schématique par blocs d'un organe de commande de la puissance électrique avec un élément PPTC pour un moteur de ventilateur et La figure 2 est un diagramme de caractéristiques de l'élément PPTC de la figure 1. La figure 1 représente un organe de commande de la puissance électrique pour un moteur de ventilateur M que l'on peut par exemple monter dans une installation de climatisation d'un véhicule motorisé comme un ventilateur d'air. Lorsqu'il est activé, le moteur de ventilateur M produit un écoulement d'un fluide S, par exemple un écoulement d'air. L'organe de commande de la puissance électrique permet un réglage à plusieurs échelons de la puissance et donc de la vitesse de rotation pour le moteur de ventilateur M. Dans ce but il contient trois résistances Ri, R2, R3 intercalées en série dans le circuit du moteur de ventilateur ainsi qu'un élément de commutation avec lequel un raccordement d'alimentation en puissance ou pôle plus Pi situé à l'entrée du dispositif de résistances électriques peut être au choix relié avec chaque fois l'un de cinq contacts de mise en circuit V0, VI1, V2, V3, V4 du circuit du moteur de ventilateur. Le pôle plus P1 peut par exemple être un raccord de la borne standardisée d'un circuit électrique de véhicule. Parmi les contacts de raccordement, un premier contact de raccordement V0 est inoccupé, c'est-à-dire que dans cette position du commutateur le moteur de ventilateur M est hors circuit. Un second contact de commutateur V1 conduit à l'entrée de la première des trois résistances Ri, R2, R3 et correspond donc au plus bas des étages de puissance actifs pour un moteur de ventilateur M. Un troisième contact de commutation V2 conduit entre les deux premières résistances RI, R2 du dispositif de résistances, de sorte que dans cette position du commutateur, la première résistance Ri 2818461 est shuntée, ce qui correspond à un deuxième, en partant du plus bas, étage de puissance actif du moteur de ventilateur M. Un quatrième contact de commutateur V3 conduit entre la seconde et la troisième résistances R2, R3 et shunte donc les deux premières résistances RI, R2, ce qui correspond à un troisième, en partant du plus bas, et simultanément à un second, en partant du plus haut, étage de puissance du moteur de ventilateur M. Le cinquième contact de commutateur V4 shunte finalement les trois résistances Ri, R2, R3 et représente donc l'étage de puissance le plus haut pour le moteur de ventilateur M qui, de l'autre côté, est mis à la terre. Entre le troisième résistance R3 et le point de raccordement du cinquième contact de commutateur V4 est intercalé dans le circuit du moteur de ventilateur un élément PPTC 1. La figure 2 représente la caractéristique de résistance typique d'un tel élément PPTC en fonction de la température. En dessous d'une certaine température de modification brusque Ts, qui se situe typiquement un peu au- dessus de 100 C, par exemple aux environs de 125 C, la valeur de la résistance de l'élément PPTC croît éventuellement faiblement avec une température croissante et, typiquement, se situe sur la plage de moins de 1l, par exemple de l'ordre de grandeur de 10-2(2. Lors d'un dépassement de la température de modification brusque Ts, indiquée sur la figure 2 par la ligne verticale en tireté, la valeur de la résistance de l'élément PPTC croît brusquement de plusieurs puissances de dix, pour prendre par exemple une valeur maximale de l'ordre de grandeur de 10+32. Ce comportement caractéristique de la résistance, fonction de la température, de l'élément PPTC 1 est utilisé par sa disposition spéciale dans l'organe de commande de la puissance électrique de la figure 1 pour disposer, avec cet élément PPTC 1, d'une commande de la température ou d'une protection contre une surchauffe pour le moteur de ventilateur M. Participe à cela d'une part le fait que l'élément PPTC 1 soit intercalé dans le circuit du moteur de ventilateur de façon à être parcouru par le courant électrique efficace du moteur de ventilateur dans tous les étages de puissance du ventilateur V1, V2, V3 dans lesquels également au moins l'une 6 2818461 des trois résistances Ri, R2, R3 est parcourue par le courant électrique du moteur de ventilateur. Par ailleurs, l'élément PPTC est disposé de façon à d'une part être couplé thermiquement avec les résistances RI, R2, R3, c'est-à-dire à être sous l'influence de leurs pertes de chaleur et à se situer d'autre part sur le chemin de l'écoulement S du fluide produit par le moteur de ventilateur M et de ce fait à subir un effet de refroidissement exercé sur lui par le passage du fluide le long de cet élément. Ici l'écoulement S du fluide peut simultanément servir également de moyen de couplage thermique entre l'élément PPTC 1 et les résistances RI, R2, R3. Dans ce but cet écoulement passe le long des résistances RI, R2, R3, et donc le long de l'élément PPTC 1, les résistances R1, R2, R3 pouvant être logées dans un boîtier de résistance correspondant qui est alors, comme le moteur de ventilateur M, thermiquement protégé par l'élément PPTC. La fonction de commande de la température et de protection contre une surchauffe de l'élément PPTC 1 s'explique comme suit. Dans le cas d'une exploitation normale, sans incident, du moteur de ventilateur M, l'élément PPTC 1 est chauffé d'une part par effet Joule du fait du courant électrique qui y passe et d'autre part par le rayonnement thermique de la ou des résistances Ri, R2 R3 mises dans le circuit du moteur de ventilateur selon chaque fois l'étage de puissance demandé. Par ailleurs il est refroidi par l'écoulement d'air S qui le lèche mais qui de son côté également lèche les résistances R1, R2, R3 ou le boîtier de résistances correspondant et qui est donc un peu chauffé. Au total il s'établit pour l'élément PPTC 1 un équilibre de température pour lequel celui-ci se trouve sur sa plage de conduction normale, c'est-à-dire à une température inférieure à la température de modification brusque Ts. Si par contre il se produit un incident au cours duquel le moteur de ventilateur M se bloque, l'organe de commande de la puissance s'efforce de faire face à la diminution de la vitesse de rotation en envoyant une puissance accrue. De ce fait la ou les résistances RI, R2, R3 montées dans le circuit sont plus fortement chauffées et rayonnent davantage de chaleur. Ceci et l'augmentation 7 2818461 de chaleur développée par l'élément PPTC 1 lui-même conduit à un plus fort réchauffement de cet élément. Simultanément, pendant le blocage du moteur de ventilateur M, il n'y a plus d'écoulement de l'air et donc plus aucun effet de refroidissement approprié pour l'élément PPTC 1. Au total ceci conduit au fait que l'élément PPTC 1 chauffe au-delà de la température de modification brusque Ts et que la valeur de sa résistance croît donc de plusieurs puissances de dix. Ceci a pour conséquence que l'intensité du courant électrique dans le circuit du moteur de ventilateur tombe pratiquement à une valeur nulle, c'est-à-dire que le moteur de ventilateur M est pratiquement mis hors circuit. On évite de ce fait des dommages, comme une surchauffe du moteur de ventilateur et/ou des résistances Ri, R2, R3, sans qu'il faille dans ce but prévoir un coupe-circuit thermique. Comme on le voit sur l'exemple de réalisation représenté, selon l'invention, on emploie avantageusement un élément PPTC comme protection à l'égard de la température pour un moteur de ventilateur. Il va de soi que des modifications de l'exemple de réalisation représenté, sont possibles selon chaque fois besoin dans le cadre de l'invention définie par les revendications du brevet. C'est ainsi qu'au lieu de trois résistances en série, le dispositif de résistances électriques peut être constitué d'un nombre quelconque de résistances mises en circuit de façon quelconque pour donner un réseau de résistances. En outre il suffit éventuellement de positionner l'élément PPTC de façon qu'il soit certes parcouru par l'écoulement du fluide qui le refroidit mais qu'il ne soit pas sous l'influence des pertes de chaleur du dispositif de résistances électriques. 8 2818461 REVENDICATIONS 1. Organe de commande de la puissance électrique pour un moteur de ventilateur comportant - un dispositif de résistances électriques (Ri, R2, R3) intercalé dans un circuit de moteur de ventilateur, caractérisé par le fait - que dans le circuit de moteur de ventilateur est intercalé un élément PPTC/polymère à coefficient de température positif (1) à titre de protection contre une surchauffe, élément qui se situe sur le chemin de l'écoulement de fluide (S) produit par le moteur de ventilateur (M) et le long duquel passe, en le refroidissant, l'écoulement du fluide. 2. Organe de commande de la puissance selon la revendication 1, caractérisée en outre par le fait que l'élément PPTC (1) est exposé aux pertes de chaleur du dispositif de résistances électriques (Ri, R2, R3). 3. Organe de commande de la puissance selon la revendication 1, caractérisé en outre par le fait que le dispositif de résistance comporte plusieurs résistances (Ri, R2, R3) qui peuvent s'intercaler, par échelons, en série dans le circuit du moteur de ventilateur et que l'élément PPTC (1) s'intercale entre le dispositif de résistance et le moteur de ventilateur (M) dans le circuit du moteur de ventilateur.