Brevet FR3045722A1 — publié le 20170623

COMPRESSEUR ELECTRIQUE AVEC SYSTEME D'ETANCHEITE AMELIORE La présente invention concerne le domaine des compresseurs électriques, et plus particulièrement un compresseur électrique de suralimentation comportant un système d'étanchéité pour 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 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. Afin de protéger le moteur électrique et ses roulements d'un air pouvant contenir différents polluants (huile, gaz de recirculation...), un système d'étanchéité dynamique est mis en place entre la roue du compresseur et le moteur électrique. Ce système est composé d'un ou deux segments. L'étanchéité par segment n'est pas parfaite et il existe de petits débits de fuite. L'ajout d'un trou d'évent, connu de la demande de brevet UK1312334.4, relié à une zone en légère dépression, permet d'aspirer ce qui traverse le premier segment, améliorant ainsi l'étanchéité. Cependant, il existe toujours des fuites. Ce système peut être amélioré par l'ajout d'un élément permettant d'équilibrer la pression de part et d'autre du roulement, comme décrit également dans le brevet Valeo UK n°1312334.4. Un canal de dérivation est aménagé dans le logement recevant le roulement. Ce canal constitue un chemin favorisé par rapport à la traversée du roulement, ce qui évite la pollution des éléments internes du roulement. L'ajout de ce canal de dérivation autour du roulement permet de le protéger de ces polluants. Mais, la présence de ce canal, favorise le passage des polluants dans le 3045722 2 compartiment moteur électrique. Il peut alors en résulter des problèmes de performance et de fiabilité du moteur électrique. 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 5 dont le canal de protection des roulements est amélioré et permet ainsi d'éviter la pollution des roulements et du moteur électrique. 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 10 disposé entre un compartiment moteur électrique et la roue, le compresseur comportant un canal de dérivation de protection des roulements comportant un élément de protection des roulements. Cet élément de protection permet d'équilibrer les pressions, tout en interdisant le transfert de fluide. On entend par fluide les liquides, les solides et dans certaines 15 variantes les gaz. Selon un mode de réalisation de l'invention, le canal de dérivation est creusé dans une partie du corps du compresseur et relie le compartiment contenant la roue de compresseur et le compartiment du moteur électrique Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément de protection est constitué 20 d'une membrane respirante laissant passer les gaz mais retenant les particules liquides et solides. Selon un mode de réalisation de l'invention, tous les gaz traversant le canal de dérivation traversent la membrane. Selon un mode de réalisation de l'invention, la membrane est assemblée sur une 25 pièce support annulaire. Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur comporte un joint torique au niveau de l'interface entre le corps du compresseur et la pièce support. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément de protection est constitué par une membrane deformable étanche, bloquant le passage de tous les fluides qui 30 arrivent dans le canal de dérivation. 3045722 3 Selon un mode de réalisation de l'invention, la membrane a une forme standard plane. Selon un mode de réalisation de l'invention, la membrane a une forme en zigzag. Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur étant un compresseur 5 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: 10 - la figure 1 est une représentation schématique d'une vue en coupe d'une partie d'un compresseur intégrant un système selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une représentation schématique d'un élément de protection selon une première variante de l'invention, - la figure 3 est une représentation schématique d'un élément de protection selon 15 un mode de réalisation d'une deuxième variante de l'invention, a) non déformé, b) et c) déformé sous l'action d'un fluide. - la figure 4 est une représentation schématique d'un élément de protection selon un autre mode de réalisation de la deuxième variante de l'invention, non déformé. 20 La présente invention concerne un compresseur électrique équipé d'un système d'étanchéité dynamique amélioré. 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 25 de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur asynchrone à courant 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). 3045722 4 Selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à aimants permanents. Le compresseur électrique 1, illustré figure 1, comprend un moteur électrique non illustré disposé dans un compartiment 5 moteur, et des roulements 7 disposés 5 circulairement autour de l'arbre, dont au moins un est disposé entre le moteur électrique et la roue 3 de compresseur. Le moteur électrique permet la mise en rotation d'un arbre 6 du compresseur électrique via les roulements 7. L'arbre 6 entraine ainsi en rotation la roue 3 du compresseur 1. 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 10 la roue 3 du compresseur. Dans le cadre de l'invention, la partie intermédiaire de l'arbre est protégée par le corps 17 de compresseur. La partie intermédiaire de l'arbre comporte un organe d'étanchéité dynamique. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'organe d'étanchéité est formé d'un 15 premier segment d'étanchéité 29a positionné du coté de la roue du compresseur et d'un deuxième segment d'étanchéité 29b positionné du coté des roulements 7. Ces segments ont pour rôle de protéger les roulements de la pollution pouvant provenir du compartiment contenant la roue 3 du compresseur. Selon un mode de réalisation de l'invention, entre ces deux segments 20 d'étanchéités 29a, 29b est positionnée l'entrée d'un trou d'évent 31. Le trou d'évent 31 est ajouté entre les deux segments afin d'éviter l'accumulation des éventuels polluants qui auraient traversé le premier segment 29a. Le trou d'évent 31 permet ainsi d'éviter la pollution des roulements 7 en permettant l'évacuation des polluants grâce à une différence de pression entre la pression du compartiment formé entre les deux segments 25 d'étanchéité 29a, 29b et la pression à la sortie du trou d'évent 35. Selon un mode de réalisation de l'invention non représenté, l'organe d'étanchéité est formé par un seul segment d'étanchéité positionné entre la roue du compresseur et les roulements. 3045722 5 Selon un mode de réalisation de l'invention non représenté, l'organe d'étanchéité est formé par un joint à lèvre disposé à la place des segments d'étanchéité et du trou d'évent. Selon un mode de réalisation de l'invention non représenté, l'organe d'étanchéité 5 est formé par un joint à lèvre disposé directement sur le roulement. Plus précisément, ce joint à lèvre est monté sur la face latérale du roulement la plus proche de la roue. Dans le cadre de l'invention, le compresseur 1 comporte un canal 9 de dérivation de protection des roulements. Ce canal 9 de dérivation est creusé dans une partie du corps 17 du compresseur. Ce canal 9 de dérivation relie le compartiment contenant la 10 roue 3 et le compartiment 5 du moteur électrique. Plus précisément, une extrémité du canal 9 de dérivation débouche face à la surface arrière 30 de la roue 3. Selon un mode de réalisation de l'invention, le canal 9 de dérivation est circulaire. Dans le cadre de l'invention, le canal 9 comporte un élément 80, 81, 82 de protection des roulements 7. Cet élément 80, 81, 82 de protection permet d'équilibrer les 15 pressions, tout en interdisant le transfert de fluide. On entend par fluide les liquides, les solides et dans certaines variantes les gaz. Selon une première variante de l'invention illustrée figure 2, l'élément 80 de protection est constitué d'une membrane respirante. Cette membrane est constituée d'un matériau spécifique qui laisse passer les gaz mais retient les particules liquides et 20 solides. Ce matériau peut par exemple être à base de polytétrafluoroéthylène (PTFE). Selon un mode de réalisation de cette première variante, la membrane 80 est assemblée sur une pièce support 801 annulaire, qui peut par exemple être en plastique. Ce support 801 est disposé dans le canal 9 dans le sens d'écoulement du fluide de façon à ce que tous les gaz traversant le canal de dérivation 9 traversent la membrane 80. 25 Selon un mode de réalisation de cette première variante, une étanchéité statique est assurée au niveau de l'interface entre le corps du compresseur 17 et la pièce support 801 via un joint torique 802. Selon une deuxième variante de l'invention, illustrée figures 3 et 4, l'élément 81, 82 de protection est constitué par une membrane déformable étanche. Cette membrane 30 déformable permet, en empêchant le passage de fluide, aux volumes situés de part et 3045722 6 d'autre d'augmenter ou de diminuer pour maintenir leur pression à des niveaux identiques. Cette membrane 81, 82 est disposée dans le canal 9 de façon à bloquer le passage de tous les fluides qui arrivent dans ledit canal. Selon un mode de réalisation illustrée figure 3, la membrane a une forme standard 5 plane. Sur la figure 3a est illustrée la membrane 81 dans sa position initiale lorsque qu'il n'y a pas de différence entre les pressions exercées de part et d'autre. La figure 3b illustre le cas où la pression a baissé dans le compartiment à gauche de la membrane, relativement à celle du compartiment situé à droite. La membrane est 10 alors déformée vers la gauche. Il en résulte une diminution du volume du compartiment fermé de gauche et une augmentation du volume du compartiment fermé de droite. Ces variations de volumes modifient les pressions des deux compartiments. La position d'équilibre de la membrane 81 est obtenue lorsque la pression des deux compartiments est identique. 15 La figure 3c illustre le cas opposé de la figure 3b, c'est-à-dire le cas où la pression a baissé dans le compartiment à droite de la membrane, relativement à celle du compartiment situé à gauche. Ainsi, de la même manière que pour le cas de figure 3b, la position d'équilibre de la membrane 81 est obtenue lorsque la pression des deux compartiments est identique. 20 La figure 4 illustre un autre mode de réalisation de la deuxième variante. Dans ce mode de réalisation, la forme de la membrane 82, permet une plus grande amplitude de déformation. La forme de la membrane 82 est par exemple, zigzag ce qui en augmente sa surface, et par conséquent son amplitude de déformation. Selon un mode de réalisation de cette deuxième variante, la membrane 81, 82 est 25 constituée d'un élastomère, surmoulé sur une armature métallique 810 afin d'assurer la rigidité de l'assemblage. Selon un mode de réalisation de cette deuxième variante, une étanchéité statique est assurée au niveau de l'interface entre le corps du compresseur 17 et la membrane 81, 82 deformable via directement l'élastomère constituant la membrane 81, 82. 3045722 7 Le compresseur selon l'invention, est ainsi configuré de façon à protéger les roulements, et également le moteur électrique, contre des polluants tels que de l'huile, des gaz de recirculation ou tous autres polluants, tout en maintenant une pression identique de part et d'autre de l'élément de protection 5 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. 10 REVENDICATIONS1. Compresseur électrique (1) comportant un arbre (6) entrainé en rotation par un moteur électrique (5) 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 un compartiment (5) moteur électrique et la roue (3), caractérisé en ce qu'il comporte un canal (9) de dérivation de protection des roulements comportant un élément (80, 81, 82) de protection des roulements (7). 2. Compresseur (1) selon la revendication 1, dans lequel le canal (9) de dérivation est creusé dans une partie du corps (17) du compresseur et relie le compartiment contenant la roue (3) de compresseur et le compartiment (5) du moteur électrique 3. Compresseur (1) selon une des revendications 1 ou 2, dans lequel l'élément (80) de protection est constitué d'une membrane respirante. 4. Compresseur (1) selon la revendication 3, dans lequel la membrane (80) est assemblée sur une pièce support (801) annulaire. 5. Compresseur (1) selon une la revendication 4, comportant un joint torique (802) au niveau de l'interface entre le corps du compresseur (17) et la pièce support (801). 6. Compresseur (1) selon une des revendications 1 à 2, dans lequel l'élément (81, 82) de protection est constitué par une membrane deformable étanche. 7. Compresseur (1) selon la revendication 6, dans lequel la membrane (81) a une forme standard plane. 8. Compresseur (1) selon la revendication 6, dans lequel la membrane (82) a une forme en zigzag. 9. Compresseur (1) selon une des revendications 1 à 8, le compresseur étant un compresseur électrique de suralimentation de moteur thermique, et comportant un moteur électrique à reluctance variable ou à aimants permanents.