Brevet FR3049661A1 — publié le 20171006

COMPRESSEUR ELECTRIQUE AVEC SYSTEME DE PROTECTION DES ROULEMENTS La présente invention concerne le domaine des compresseurs électriques, et plus particulièrement un compresseur électrique de suralimentation comportant un système de protection thermique des roulements. Dans le cadre de l'invention, un compresseur électrique est un dispositif, utilisé pour suralimenter un moteur thermique, fonctionnant avec un moteur électrique. Plus précisément, le compresseur comporte une roue de compresseur entrainée par un moteur électrique. Le compresseur électrique est placé sur la ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion interne, en complément par exemple d'un turbocompresseur. Le compresseur électrique joue le même rôle que le turbocompresseur, à savoir augmenter la pression d'admission des gaz frais dans le moteur, mais est utilisé notamment lors des phases transitoires pour palier aux problèmes de temps de réponse du turbocompresseur. De manière générale, les compresseurs de suralimentation électriques sont équipés de deux roulements. Au moins un des deux roulements est situé juste derrière la roue compresseur. Il est ainsi directement exposé à la température que peut atteindre les gaz admis dans le compresseur. Or les roulements utilisés sont particulièrement sensibles à la température, notamment par leur lubrification par graisse. Actuellement, aucune protection particulière n'existe pour protéger le roulement avant sur les compresseurs électriques. La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients des dispositifs de l'art antérieur en proposant un compresseur électrique dont le roulement avant est protégé des températures élevées. Pour cela la présente invention propose un compresseur électrique comportant un arbre entrainé en rotation par un moteur électrique par l'intermédiaire d'au moins un roulement, l'arbre entrainant en rotation une roue de compresseur, le roulement étant 3049661 2 disposé entre le moteur électrique et la roue de compresseur, le compresseur comportant un système de protection thermique pour au moins un roulement. Un tel système de protection permet de protéger le roulement avant des températures élevées, de l'ordre de 230°C, générées par le flux d'air circulant au niveau 5 de la roue. Selon un mode de réalisation de l'invention, le système de protection est disposé entre un corps du compresseur et la roue. Selon un mode de réalisation de l'invention, le système de protection est un matériau isolant, c'est-à-dire à faible conduction thermique. 10 Selon un mode de réalisation de l'invention, le système de protection a une conductivité thermique inférieur à 1 W/(m.K). Selon un mode de réalisation de l'invention, le matériau est fixé sur le corps du compresseur, par exemple par collage. Selon un mode de réalisation de l'invention, le système de protection est formé 15 par une lame d'air formée entre le corps du compresseur et la roue. Selon un mode de réalisation de l'invention, la lame d'air est formée directement entre le corps du compresseur et une face arrière de la roue. Selon un mode de réalisation de l'invention, la lame d'air est formée entre le corps du compresseur et une pièce additionnelle, par exemple un écran thermique. 20 Selon un mode de réalisation de l'invention, la pièce additionnelle à au moins une zone en contact avec le corps du compresseur. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'épaisseur de la lame d'air est comprise entre 0,5 et 4mm. L'invention concerne également un compresseur selon l'invention, le compresseur 25 étant un compresseur électrique de suralimentation de moteur thermique, et comportant un moteur électrique à reluctance variable ou à aimants permanents. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite, ci-après, en se référant aux figures annexées, données à titre d'exemple et dans lesquelles: 3049661 3 - la figure 1 est une représentation schématique d'une vue en coupe d'une partie d'un compresseur intégrant un système selon une première variante de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une représentation schématique d'une vue en coupe d'une partie 5 d'un compresseur intégrant un système selon une deuxième variante de réalisation l'invention, - la figure 3 est une représentation schématique d'une vue en coupe d'une partie d'un compresseur intégrant un système selon un aspect d'un premier mode de réalisation de l'invention de la deuxième variante.. 10 - la figure 4 est une représentation schématique d'une vue en coupe d'une partie d'un compresseur intégrant un système selon un autre aspect d'un premier mode de réalisation de l'invention de la deuxième variante.. La présente invention concerne un compresseur électrique équipé d'un système 15 de protection des roulements. Dans le cadre de l'invention, on entend par compresseur électrique, un compresseur d'air, volumétrique ou non et par exemple centrifuge ou radial, entraîné par un moteur électrique, dans le but de suralimenter un moteur thermique. Selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur asynchrone à courant 20 continu ou alternatif. Plus précisément, selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à reluctance variable (également appelée machine SRM pour Switched Reluctance Motor selon la terminologie anglaise). Selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à 25 aimants permanents. Le compresseur électrique 1, illustré figure 1, comprend un moteur électrique non illustré disposé dans un compartiment moteur, et au moins un roulement 7 disposé circulairement autour de l'arbre 6. Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur 1 comporte deux roulements 7 dont au moins un, appelé dans la suite de la description roulement 7 avant, est disposé entre le moteur électrique et une roue 3 de 3049661 4 compresseur. La roue 3 de compresseur est disposée dans un compartiment de compression délimité par une face 31 arrière de la roue 3. Le moteur électrique permet la mise en rotation de l'arbre 6 du compresseur électrique via au moins un roulement 7. L'arbre 6 entraine ainsi en rotation la roue 3 du compresseur 1, disposée à une extrémité 5 de l'arbre 6. Plus précisément une extrémité de l'arbre 6 est entrainée en rotation par le moteur électrique, et une autre extrémité de l'arbre 6 entraine en rotation la roue 3 du compresseur. Dans le cadre de l'invention, la partie intermédiaire de l'arbre est protégée par le corps 8 de compresseur. 10 Ce corps 8 de compresseur comporte les roulements. Plus précisément, une partie 81 du corps 8 de compresseur se prolonge entre le roulement 7 avant et le compartiment de la roue 3 de compresseur. Le roulement 7 avant est ainsi disposé dans le corps 8 de compresseur. Cette partie de corps 8 de compresseur ne suffit pas à protéger le roulement 7 15 avant des températures élevées, de l'ordre de 230°C, générées par le flux d'air circulant au niveau de la roue 3. L'invention prévoit donc un système 41, 42, 43 de protection thermique pour au moins un roulement 7 avant. Le système 41, 42, 43 de protection est disposé entre le corps 8 du compresseur et la roue 3. Plus précisément, le système 41, 42, 43 de 20 protection thermique est disposé entre le prolongement 81 du corps 8 de compresseur et le compartiment de compression délimité par la face arrière 31 de la roue 3. Selon une première variante de l'invention illustrée figure 1, le système de protection est formé par l'ajout d'un matériau 41 isolant, c'est-à-dire à faible conduction thermique. On entend par faible conduction thermique une conductivité thermique au 25 moins 100 fois inférieure à celle du matériau composant le corps 8, plus précisément inférieur à 1 W/(m.K). Selon un mode de réalisation de l'invention ce matériau est fixé sur le corps du compresseur, par exemple par collage. Le matériau 41 est fixé sur le corps 8 du compresseur, plus précisément sur le prolongement 81 du corps 8 de compresseur, entre ce prolongement 81 et la roue 3 de compresseur. 3049661 5 Selon un mode de réalisation de l'invention, le matériau 41 isolant est composé de plastique, de la laine de verre ou de roche. Son épaisseur est inférieure à 5mm. L'utilisation du plastique est une solution économique dans le cadre de l'invention. Selon une deuxième variante de l'invention illustrée figure 2, le système de 5 protection 43 est formé par une lame d'air 43 formée entre le corps 8 du compresseur et la roue 3, et plus précisément la face 31 arrière de la roue 3. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la lame d'air 43 est formée directement entre le corps 8 du compresseur et la face 31 arrière de la roue 3, et par exemple dans un logement creusé à cet effet. Une telle solution présente l'avantage de 10 réduire le nombre de pièce nécessaire à la protection thermique. Selon un deuxième mode de réalisation de cette deuxième variante illustrée figure 2, la lame d'air 43 est formée entre le corps 8 du compresseur et une pièce 42 additionnelle. Cette pièce 42 additionnelle est par exemple un écran thermique formé par exemple d'une pièce en acier ou inox embouti ou obtenue par usinage. Cette pièce est 15 par exemple une plaque. Selon un premier aspect de ce deuxième mode de réalisation illustré figure 3, la pièce additionnelle ou écran thermique 42 à au moins une première zone 810 en contact avec le corps 8 du compresseur. Dans ce cas, l'écran thermique 42 a par exemple la forme d'une plaque annulaire dont l'extrémité 421 extérieure est recourbée et forme un S 20 arrondi ou carré. C'est par exemple cette extrémité 421 recourbée qui est en contact avec le corps 8 du compresseur, et plus précisément avec le prolongement 81 du corps 8 de compresseur. Cet aspect de l'invention a pour avantage de limiter le transfert de chaleur au corps 8 par conduction entre l'écran thermique 42 et le prolongement 81 du corps 8, ces deux pièces étant dans des matériaux bons conducteurs de chaleur. Pour limiter la 25 recirculation d'air 423, et éviter le transfert de chaleur par convection le jeu radial entre l'écran thermique 42 et l'arbre 6, est limité à quelques dixièmes de millimètres. Cette limitation du jeu, participe à l'efficacité de la protection thermique du roulement 7. Selon un deuxième aspect de ce deuxième mode de réalisation illustré figure 4, la pièce additionnelle ou écran thermique 42 a au moins une première et deuxième zone 30 810, 820 en contact avec le corps 8 du compresseur. Dans ce cas, l'écran thermique 42 a 3049661 6 par exemple la forme d'une plaque annulaire dont les extrémités 421 extérieure et intérieure 422 sont recourbées et forme un S arrondi ou carré, ou une arrête. Ce sont par exemple ces extrémités 421, 422 recourbées qui sont en contact avec le corps 8 du compresseur, et plus précisément avec le prolongement 81 du corps 8 de compresseur. 5 Cet aspect de l'invention a pour avantage d'emprisonner complètement la lame d'air 43, évitant ainsi toute recirculation de l'air. Selon ces deux aspects du deuxième mode de réalisation de la deuxième variante de l'invention, le contact au niveau de la première zone 810 est par exemple réalisé par vissage, collage, soudage, emmanchement ou clipsage. 10 Selon le deuxième aspect du deuxième mode de réalisation de la deuxième variante de l'invention, la deuxième zone de contact est réalisée par guidage ou emmanchement, sur une partie prolongée du corps (non illustrée). Dans le cadre de cette deuxième variante, l'épaisseur de la lame d'air 43 est comprise entre 0,5 et 4mm, et par exemple est égale à 1,5mm, l'efficacité de l'isolation 15 étant directement liée à l'épaisseur. En effet, plus l'épaisseur de la lame est grande, plus l'isolation est grande. Des simulations montrent qu'avec une épaisseur de 1,5 mm, la réduction maximale de température estimée est de 25°C en régime permanent et de 50°C en régime transitoire. 20 L'écran thermique 42 présente également l'avantage de diminuer l'apport de chaleur par rayonnement. Le compresseur selon l'invention, est ainsi configuré de façon à protéger thermiquement les roulements contre la chaleur provenant de l'air admis au niveau de la roue du compresseur. 25 La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails donnés ci-dessus et permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans s'éloigner du domaine d'application de l'invention. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, et peuvent être modifiés sans toutefois sortir de la portée définie par les revendications. 30 REVENDICATIONS1. Compresseur électrique (1) comportant un arbre (6) entrainé en rotation par un moteur électrique par l'intermédiaire d'au moins un roulement (7), l'arbre entrainant en rotation une roue (3) de compresseur, le roulement (7) étant disposé entre le moteur électrique et la roue (3) de compresseur, caractérisé en ce qu'il comporte un système (41, 42, 43) de protection thermique pour au moins un roulement (7). 2. Compresseur (1) selon la revendication 1, dans lequel le système (41, 42, 43) de protection est disposé entre un corps (8) du compresseur et la roue (3). 3. Compresseur (1) selon une des revendications 1 ou 2, dans lequel le système (41) de protection est un matériau (41) isolant, c'est-à-dire à faible conduction thermique, par exemple avec une conductivité thermique inférieur à 1 W/(m.K). 4. Compresseur (1) selon la revendication 3, dans lequel le matériau (41) est fixé sur le corps du compresseur, par exemple par collage. 5. Compresseur (1) selon une des revendications 1 ou 2, dans lequel le système de protection (43) est formé par une lame d'air (43) formée entre le corps (8) du compresseur et la roue (3). 6. Compresseur (1) selon une la revendication 5, dans lequel la lame d'air (43) est formée directement entre le corps (8) du compresseur et une face (31) arrière de la roue (3). 7. Compresseur (1) selon la revendication 5, dans lequel la lame d'air (43) est formée entre le corps (8) du compresseur et une pièce (42) additionnelle, par exemple un écran thermique. 8. Compresseur (1) selon la revendication 7, dans lequel la pièce additionnelle (42) à au moins une zone (810, 820) en contact avec le corps (8) du compresseur. 9. Compresseur (1) selon une des revendications 5 à 8, dans lequel l'épaisseur de la lame d'air (43) est comprise entre 0,5 et 4mm. 3049661 8 10. Compresseur (1) selon une des revendications 1 à 9, le compresseur étant un compresseur électrique de suralimentation de moteur thermique, et comportant un moteur électrique à reluctance variable ou à aimants permanents.