Brevet FR3053082A1 — publié le 20171229

POMPE A FLUIDE MOTORISEE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001]L'invention se rapporte au domaine des pompes électriques destinées à gérer le flux de fluide. Plus particulièrement, elle se rapporte aux pompes motorisées dont l'organe de pompage actif, par exemple pompe à palettes ou pompe à engrenage interne, est situé à l'intérieur du rotor du moteur électrique. [0002] De manière préférentielle mais non limitative, la présente invention concerne plus particulièrement le domaine des pompes à vide automobile. [0003] Les automobiles nécessitent la présence d'une pompe à vide, notamment pour permettre le fonctionnement d'organes tels que le servofrein ou différentes vannes de circulation de gaz (turbo par exemple). Cette pompe à vide reste dans la majorité des cas entrainée en continu par le moteur à explosion de l'automobile. Cela présente le désavantage d'une perte d'énergie continue au niveau du moteur, même quand cette pompe à vide n'est pas utilisée. [0004] Dans le but de diminuer ces pertes d'énergie en continu, afin de diminuer notamment les émissions CO2 qui y sont liés, il peut être intéressant d'actionner cette pompe à vide de manière discontinue en fonction du besoin, le bilan énergétique s'en trouvant ainsi amélioré. De plus, l'utilisation de plus en plus fréquente de véhicules hybrides, ne présentant pas de rotation continue du moteur d'entrainement du véhicule, implique nécessairement un entrainement autonome. Pour ce faire, l'utilisation d'un moteur électrique commandé est ainsi particulièrement adaptée. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0005]Ces pompes à vide sont souvent des pompes de type à palettes où l'organe de pompage est en rotation, excentré par rapport au corps de pompe. [0006]11 existe déjà des pompes à vide ou fluide motorisées qui permettent l'entrainement de l'organe de pompage par un moteur électrique. Par exemple, le 3053082 2 document W02015198224 présente une telle pompe dont le rotor extérieur, celui du moteur électrique, entraîne un rotor intérieur excentré, celui de l'organe de pompage, par l'intermédiaire astucieux d'un arbre pivotant lié aux deux rotors, afin de permettre le fonctionnement de la pompe à palettes. 5 [0007]On retrouve le même type de pompes motorisées dans les documents DE102006058980, W02009121517 ou W02010096924, cités à titre d'exemples non limitatifs. [0008] Les pompes de ce type présentent toujours le challenge d'assurer une bonne étanchéité et une bonne efficacité de compression par le respect de 10 tolérances mécaniques axiales fines entre les éléments tournants et les éléments guidants. [0009] Pour ce faire, l'ensemble des documents de l'art antérieur présente toujours un stator de moteur électrique, un rotor externe (celui du moteur électrique), un rotor interne (celui de l'élément de pompage) et des flasques de guidage assurant, 15 en regard avec les éléments en rotation, l'étanchéité et la bonne efficacité de compression. [0010] Néanmoins, on peut formuler plusieurs critiques sur cet assemblage. Tout d'abord, le nombre de composants différents est important ce qui nécessite un assemblage et un coût de réalisation importants. De plus, pour des raisons 20 économiques et mécaniques, le choix des matériaux impose des rotors métalliques, généralement en acier allié, et des flasques en aluminium. Les éléments rotoriques tournant dans les flasques aluminiums imposent, par de mauvais coefficients de frottement intrinsèque, un lubrifiant, le plus souvent de l'huile. 25 EXPOSE DE L'INVENTION [0011]11 est dans l'objet de l'invention que de proposer une pompe à fluide motorisée simplifiée, limitant le nombre d'éléments nécessaires et favorisant une limitation des efforts de frottement. 3053082 3 [0012]11 est ainsi proposé la possibilité de réaliser un surmoulage du stator du moteur électrique incluant les guidages des rotors interne et externe. [0013] Il est aussi dans l'objet de l'invention de proposer la possibilité de réaliser le corps de pompe dans ledit surmoulage afin de réaliser un ensemble encore plus 5 compact et limitant d'autant le nombre de composants nécessaires. [0014] Plus particulièrement, l'objet de l'invention est de proposer une pompe à fluide motorisée comprenant un corps de pompe, un rotor interne de pompe, un moteur électrique formé d'un ensemble statorique bobiné et d'un rotor externe entrainé par l'ensemble statorique bobiné, ledit rotor interne de pompe étant 10 mobile en rotation à l'intérieur du volume du rotor externe, ledit rotor interne étant entrainé par le rotor externe caractérisée en ce que l'ensemble statorique est surmoulé dans une matière plastique formant une première cavité de guidage du rotor interne et une première cavité de guidage du rotor externe. [0015] Selon une première variante, le corps de pompe présente une entrée et une 15 sortie de fluide ainsi que des canaux de circulation dudit fluide et il est réalisé dans le surmoulage de l'ensemble statorique. Cette solution permet de limiter le nombre de pièces nécessaires à la pompe. [0016] Dans ce cas, la pompe comprend un couvercle qui présente une deuxième cavité de guidage du rotor interne et une deuxième cavité de guidage du rotor 20 externe. [0017]Selon une deuxième variante, le corps de pompe présente une entrée et une sortie de fluide ainsi que des canaux de circulation dudit fluide et il est un élément rapporté sur l'ensemble statorique. Il présente alors une deuxième cavité de guidage du rotor interne et une deuxième cavité de guidage du rotor externe. 25 [0018] Le guidage des rotors peut être réalisé par des paliers de guidage insérés dans au moins une desdites cavités pour assurer une surface de glissement coopérant avec une surface de glissement, respectivement, du rotor interne et/ou du rotor externe. Il peut aussi être réalisé à l'intérieur desdites cavités de guidage 3053082 4 du rotor interne et de guidage du rotor externe par le biais de surfaces de glissement coopérant avec des surfaces de glissement, respectivement, du rotor interne et du rotor externe. 5 [0019] Lorsque le corps de pompe est réalisé dans le surmoulage, le couvercle peut être en matière plastique et soudé à l'ensemble surmoulé, assurant l'étanchéité de la pompe. [0020] Lorsque le corps de pompe est rapporté sur l'ensemble statorique, un joint 10 d'étanchéité est disposé à l'interface du corps de pompe et du stator surmoulé. Dans ce mode de réalisation rapporté, le surmoulage peut avantageusement présenter au moins un ergot d'indexation du corps de pompe sur le stator surmoulé. [0021]De manière générique et préférentielle, le surmoulage englobe un 15 ensemble de pistes de connexion électrique reliant le stator bobiné à un connecteur débouchant sur l'extérieur du surmoulage. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0022] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture qui suit d'exemples de réalisation détaillés, en référence aux figures annexées qui 20 représentent respectivement : [0023]1a figure 1, une vue de face d'un dispositif selon un premier mode de réalisation de l'invention, [0024]1a figure 2, une vue de côté isolée du corps de la pompe selon le premier mode de réalisation, 25 [0025]1a figure 3, une vue en coupe de l'ensemble statorique surmoulé, selon le premier mode de réalisation, 3053082 5 [0026] les figures 4a et 4b, des vues de côté isolées du rotor extérieur et intérieur de la pompe dans des exemples de réalisation, respectivement, selon une réalisation à palettes pour la figure 4a et à engrenage interne pour la figure 4b, [0027] les figures 5a et 5b, des vues des dispositifs des figures 4a et 4b 5 assemblés dans le stator surmoulé de la figure 3, [0028]1a figure 6, une vue en coupe du dispositif de la figure 1. [0029]1a figure 7, une vue en coupe d'une variante d'exécution de la pompe où le surmoulage de la partie statorique englobe le corps de pompe. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION 10 [0030] La figure 1 représente une vue externe de la pompe (1) selon un exemple de réalisation. La pompe (1) est constituée, vue de l'extérieur, d'un ensemble statorique (2) surmoulé assemblé sur un corps de pompe (3). La pompe (1) comprend un connecteur (21) qui s'étend hors du volume défini par le corps de pompe (3), ainsi que des trous de fixation (22), typiquement au nombre de trois, 15 pour assurer la fixation de la pompe sur l'interface extérieure (non montrée) recevant la pompe (1). [0031]La figure 2 représente le corps de la pompe (3) qui comporte les canaux d'entrée (4) et de sortie (5) du fluide ainsi que des canaux de circulation dudit fluide (non montrés). Le corps de pompe (3) comporte également une première 20 cavité de guidage du rotor interne (6) et une première cavité de guidage du rotor externe (7), les cavités étant cylindriques et la première cavité de guidage du rotor externe (7) étant d'un diamètre généralement supérieur à celui de la première cavité de guidage du rotor interne (6), ainsi qu'une gorge (8) de placement pour un joint de type 0-ring (9) servant à garantir l'étanchéité entre le corps de pompe (3) 25 et l'ensemble statorique (2) surmoulé. Deux logements (10), débouchants à la surface en contact avec l'ensemble statorique (2) surmoulé, permettent d'accueillir des ergots (11) de positionnement présents sur l'ensemble statorique (2) surmoulé afin de garantir une indexation précise du corps de pompe (3) avec l'ensemble 3053082 6 statorique (2) surmoulé. L'indexation précise peut aussi être réalisée par un seul ergot (11) et par le corps de pompe (3). [0032] La figure 3 représente une vue en coupe de l'ensemble statorique (2) surmoulé dont on distingue ses constituants : les bobines électriques (12), les 5 tôles (13) du circuit magnétique, les pistes de connexion électriques (14) ainsi que le connecteur (21). Le surmoulage comporte en son centre une seconde cavité de guidage du rotor interne (15) et une seconde cavité de guidage du rotor externe (16), les cavités étant cylindriques et la seconde cavité de guidage du rotor externe (16) étant d'un diamètre généralement supérieur à celui de la seconde 10 cavité de guidage du rotor interne (15). Il comporte également deux ergots (11) d'indexation réalisés directement avec la matière du surmoulage, ou alternativement par des pièces additionnelles rapportées. [0033] Les figures 4a et 4b représentent deux variantes d'exécution possible de rotor selon le type de l'élément de pompage choisi. La première variante (figure 15 4a) représente une exécution employant une pompe à palettes formée d'un rotor externe (17) sur lequel est assemblé l'aimant (18) du moteur. Le rotor extérieur (17) est muni d'une encoche (25) dans laquelle se trouve une palette (19) qui entraine le rotor interne (20). [0034] La seconde variante (figure 4b) représente une exécution employant un 20 élément de pompage à engrenage interne formé d'un rotor externe (17) muni d'une denture intérieure sur lequel est assemblé l'aimant (18) du moteur. Le rotor interne (20) comporte une denture qui engrène avec la denture intérieure du rotor externe (17). [0035] Dans tous les cas de réalisation envisageables, le rotor interne (20) est le 25 rotor servant directement à la compression du fluide, et le rotor externe (17) est le rotor du moteur électrique, entrainant en rotation le rotor interne (20). [0036] Les figures 5a et 5b montrent les deux variantes de pompes décrites précédemment, respectivement à palettes et à engrenage interne, intégrés dans l'ensemble statorique (2) surmoulé. Comme on l'apprécie sur la figure 6, prenant 3053082 7 l'exemple d'une réalisation d'une pompe à palettes, le rotor interne (20) est guidé par les première et seconde cavités de guidage (6 et 15), le rotor externe (17) étant guidé par les première et seconde cavités de guidage (7 et 16). La solidarisation de l'ensemble statorique (2) surmoulé et du corps de pompe (3) est 5 réalisé par des vis (24). L'étanchéité est assurée par l'écrasement du joint (9) lors de l'assemblage. Afin d'assurer un guidage optimisé, il convient d'assurer des tolérances de réalisation adaptées entre l'ensemble statorique (2) surmoulé et le corps de pompe (3). [0037] La figure 7 présente une réalisation alternative économique et compacte 10 dans laquelle le corps de pompe (3), qui comporte les canaux d'entrée (4) et de sortie (5) du fluide ainsi que des canaux de circulation dudit fluide, est directement inclut dans le surmoulage étendu du stator. De plus, la réalisation entièrement surmoulée ainsi formée permet d'envisager une fermeture de la pompe par un simple couvercle (23) soudé à l'ensemble statorique (2) surmoulé, couvercle (23) 15 comprenant les secondes cavités (15, 16) de guidage du rotor interne (20) et externe (17). Dans ce cas, l'utilisation d'un joint d'étanchéité n'est alors pas nécessaire. [0038] Dans les figures précédentes, le guidage des rotors interne (20) et externe (17) est réalisé par les cavités de guidage (6, 7, 15, 16) à l'interface des surfaces 20 de glissement cylindriques respectives. Il peut être envisagé d'utiliser des paliers (non montrés) rapportés à l'intérieur des cavités de guidage (6, 7, 15, 16) pour éventuellement améliorer la fonction de guidage en limitant le frottement lors des rotations. REVENDICATIONS1 Pompe à fluide motorisée (1) comprenant un corps de pompe (3), un rotor interne (20) de pompe, un moteur électrique formé d'un ensemble statorique (2) bobiné et d'un rotor externe (17) entrainé par l'ensemble statorique (2) bobiné, ledit rotor interne (20) de pompe étant mobile en rotation à l'intérieur du volume du rotor externe (17), ledit rotor interne (20) étant entrainé par le rotor externe (17) caractérisée en ce qu'un surmoulage de l'ensemble statorique (2) est réalisé dans une matière plastique formant une première cavité de guidage du rotor interne (6) et une première cavité de guidage du rotor externe (7). 2. Pompe à fluide motorisé selon la revendication 1 caractérisée en ce que le corps de pompe (3) présente une entrée (4) et une sortie (5) de fluide ainsi que des canaux de circulation dudit fluide et en ce qu'il est réalisé dans le surmoulage de l'ensemble statorique (2). 3. Pompe à fluide motorisé selon la revendication 1 caractérisée en ce que le corps de pompe (3) présente une entrée (4) et une sortie de fluide (5) ainsi que des canaux de circulation dudit fluide, en ce qu'il est un élément rapporté sur l'ensemble statorique (2) et en ce qu'il présente une deuxième cavité de guidage du rotor interne (15) et une deuxième cavité de guidage du rotor externe (16). 4. Pompe à fluide motorisé selon la revendication 2 caractérisée en ce qu'elle comprend un couvercle (23) qui présente une deuxième cavité de guidage du rotor interne (15) et une deuxième cavité de guidage du rotor externe (16). 5. Pompe à fluide motorisé selon l'une des revendications 3 ou 4 caractérisée en ce que des paliers de guidage sont insérés dans au moins une desdites cavités (6, 7, 15, 16) pour assurer une surface de glissement coopérant avec une surface de glissement, respectivement, du rotor interne (20) et/ou du rotor externe (17). 3053082 9 6. Pompe à fluide motorisé selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4 caractérisée en ce que lesdites cavités de guidage du rotor interne (6, 15) et de guidage du rotor externe (7, 16) présentent des surfaces de glissement coopérant avec des surfaces de glissement, respectivement, du rotor interne (20) et du rotor externe (17). Pompe à fluide motorisé selon la revendication 4 caractérisée en ce que le couvercle (23) en matière plastique est soudé à l'ensemble surmoulé, assurant l'étanchéité de la pompe (1). Pompe à fluide motorisé selon la revendication 3 caractérisée en ce qu'un joint d'étanchéité (9) est disposé à l'interface du corps de pompe (3) et de l'ensemble statorique (2) dans une gorge (8). Pompe à fluide motorisé selon la revendication 3 caractérisée en ce que le surmoulage présente au moins un ergot d'indexation (11) du corps de pompe (3) sur l'ensemble statorique (2). Pompe à fluide motorisé selon la revendication 1 caractérisée en ce que le surmoulage englobe un ensemble de pistes de connexion électrique (14) reliant l'ensemble statorique (2) à un connecteur (21) débouchant sur l'extérieur du surmoulage. 5 7. 10 8. 15 9. 2010.