Brevet FR3064134A1 — publié le 20180921

Compresseur de suralimentation électrique avec support d'aimant La présente invention concerne un compresseur de suralimentation électrique, et plus particulièrement un compresseur de suralimentation électrique destiné à un véhicule automobile. Il est connu d'utiliser un compresseur de suralimentation électrique (en anglais «electric supercharger») dans un circuit d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. Un tel compresseur de suralimentation électrique est classiquement mis en oeuvre dans la ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion thermique d'un véhicule automobile, en amont ou en aval d'un turbocompresseur. En variante, comme décrit dans la demande de brevet français publiée sous le numéro FR 2 991 725, un tel compresseur peut être mis en oeuvre sur une ligne de recirculation des gaz d'échappement du moteur à combustion interne. Le compresseur de suralimentation électrique comporte de manière classique une roue destinée à comprimer l'air entrant dans le compresseur et un moteur électrique pour entraîner en rotation la roue. Le moteur électrique est classiquement un moteur électrique comportant un stator et un rotor positionné à l'intérieur du stator. Le rotor est destiné à entrainer la roue par l'intermédiaire d'un arbre tournant autour d'un arbre. Le compresseur de suralimentation électrique comporte également un dispositif électronique supportant l'arbre. L'arbre est en rotation par rapport au dispositif électronique. Le dispositif électronique est connecté à un module électronique gérant la vitesse de rotation du compresseur de suralimentation électrique. Pour cela, il est nécessaire de connaitre la position angulaire de l'arbre. Il est habituellement utilisé un capteur à effet Hall comportant une sonde à effet Hall positionnée sur le dispositif électronique et un aimant fixé autour de l'arbre. L'aimant est positionné en regard de la sonde à effet Hall et comprend plusieurs pôles magnétiques. La rotation de l'aimant entraîne une variation de flux magnétique autour de la sonde à effet Hall, laquelle est une image de la position du rotor de la machine tournante. Le compresseur de suralimentation électrique comprend également des moyens d'équilibrage pour équilibrer le rotor dont un premier disque d'équilibrage positionné en amont du rotor et un deuxième disque d'équilibrage positionné en aval du rotor. Ces premier et deuxième disques d'équilibrage sont positionnés de chaque côté du rotor, et fixé sur l'arbre. Pour équilibrer le rotor ou plus précisément l'ensemble arbre, rotor et roulements, de la matière peut être retirée des disques par usinage. 3064134 2 Ces disques d'équilibrage sont deux pièces distinctes qui peuvent être emmanchées, collées ou rivetées sur l'arbre durant le processus de fabrication, nécessitant deux opérations et donc un temps de montage non négligeable. De plus, la présence de ces disques entraîne une inertie élevée, augmentant 5 le temps de réponse du compresseur de suralimentation électrique. L'invention a donc pour objectif de pallier à ces inconvénients de l'art antérieur en proposant un compresseur de suralimentation électrique plus simple, comportant moins d'éléments et permettant de réduire le temps de fabrication. L'invention concerne un compresseur de suralimentation électrique 10 comprenant : - une roue pour comprimer de l'air, - un moteur électrique entrainant la roue en rotation par l'intermédiaire d'un arbre, le moteur électrique comprenant un rotor monté sur l'arbre et un stator dans lequel est logé le rotor, 15 - un premier moyen d'équilibrage de l'arbre positionné en aval du rotor, - un dispositif électronique, l'arbre étant en rotation par rapport au dispositif électronique autour d'un axe de rotation A, et - un capteur comportant une sonde positionnée sur le dispositif électronique et un aimant fixé autour d'une partie d'extrémité inférieure de l'arbre, 20 l'aimant étant positionné en regard de la sonde. Selon un mode de réalisation de l'invention, la deuxième partie du support d'aimant comprend au moins un évidement pour équilibrer l'arbre. Selon un mode de réalisation de l'invention, premier moyen d'équilibrage comprend au moins un évidement pour équilibrer l'arbre. 25 Selon l'invention, le compresseur de suralimentation électrique comprend un support d'aimant dans lequel est logé l'aimant. Le support d'aimant forme un deuxième moyen d'équilibrage de l'arbre positionné en amont du rotor. En variante, le support d'aimant est fixé autour de l'arbre. Selon une autre variante, le support d'aimant présente une forme cylindrique 30 et comprend une première partie dans laquelle est logé l'aimant et une deuxième partie formant le deuxième moyen d'équilibrage. Selon une autre variante, les évidements sont répartis autour d'une surface périphérique de la deuxième partie du support d'aimant. En variante, la première partie du support d'aimant entoure et comprime au 35 moins partiellement la surface périphérique externe de l'aimant. L'invention fournit ainsi un compresseur de suralimentation électrique plus simple, comportant moins d'éléments, permettant de réduire le temps de fabrication. Le deuxième disque d'équilibrage utilisé selon l'art antérieur et positionné entre le rotor et l'aimant, est supprimé. 40 Cela simplifie la gestion des pièces. 3064134 3 L'invention permet aussi de simplifier le processus de fabrication en réduisant le nombre d'étapes de fabrication étant donné qu'une étape d'emmanchement d'un deuxième disque d'équilibrage sur l'arbre est supprimée. De plus, l'inertie du rotor monté sur l'arbre est réduite. La suppression d'une 5 pièce sur l'arbre permet d'alléger l'ensemble et d'obtenir une inertie plus faible comparativement à un arbre comprenant deux disques d'équilibrage. Le temps de réponse du compresseur est donc réduit. La valeur de déséquilibrage est également mieux répartie sur les deux roulements comparativement à un arbre comprenant deux disques d'équilibrage 10 créant un déséquilibrage plus important sur le roulement avant. L'équilibrage est ainsi plus efficace. Le support d'aimant permet également d'assurer le maintien de l'aimant sur l'arbre afin d'éviter tout mouvement parasite qui pourrait nuire à la mesure de position et donc à la précision. 15 Les caractéristiques de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux figures 1 à 3 dans lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique d'un compresseur de suralimentation électrique ; - la figure 2 est une représentation schématique d'un arbre muni d'un support 20 d'aimant selon un mode de réalisation de l'invention a) avant équilibrage, b) après équilibrage; La présente invention concerne un compresseur électrique 1. Dans le cadre de l'invention, on entend par compresseur électrique 1, un compresseur d'air, volumétrique ou non et par exemple centrifuge ou radial, entraîné 25 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 continue ou alternatif, ou tout type de moteur électrique du même type. Plus précisément, selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à reluctance variable (également appelée machine SRM 30 pour Switched Reluctance Motor selon la terminologie anglaise). Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le moteur est un moteur à aimant permanent. La figure 1 représente un compresseur de suralimentation électrique 1 comprenant une roue 2 pour comprimer de l'air. La roue est une roue à aube 2, et 35 comprend plusieurs aubes 15. Le compresseur de suralimentation électrique 1 comprend un moteur électrique entrainant la roue 2 par l'intermédiaire d'un arbre 3 tournant autour d'un axe de rotation A. Le moteur électrique comprend un rotor 9 monté sur l'arbre 3 et un stator (non 40 représenté), dans lequel se loge le rotor 9. La roue 2 est montée à une extrémité 16 de l'arbre 3. 3064134 4 L'arbre 3 est en rotation par rapport au dispositif électronique 4 autour de l'axe de rotation A. Plus précisément, le dispositif électronique 4 comprend un support 17 sur lequel est monté l'arbre 3 et un connecteur électrique 18 pour le relier à un module 5 électronique (non représenté). Le compresseur de suralimentation électrique 1 comprend un ou plusieurs roulements. Le compresseur de suralimentation électrique 1 comprend un capteur 5 comportant au moins une sonde 6 positionnée sur le support 17 du dispositif 10 électronique 4. Et par exemple, le compresseur comporte trois sondes. Selon un mode de réalisation de l'invention, le capteur est un capteur 5 à effet Hall et la sonde est une sonde 6 à effet Hall. Le compresseur de suralimentation électrique 1 comprend un aimant fixé autour d'une partie d'extrémité inférieure 8 de l'arbre 3. 15 L'aimant est positionné en regard de la sonde à effet Hall 6 et comporte une surface périphérique externe de section circulaire. L'aimant est un aimant permanent comprenant plusieurs pôles magnétiques. Un entrefer est formé entre l'aimant et la sonde 6. La rotation de l'aimant entraîne une variation de flux magnétique autour de la 20 sonde 6, laquelle est une image de la position du rotor 9 du compresseur de suralimentation électrique 1. Pour un capteur du type « Switch Hall », la précision de la mesure est directement liée à la pente magnétique issue du passage d'une polarité à l'autre de l'aimant. Avec un aimant multipolaire, le comptage des sauts de polarité permet de 25 réaliser un capteur de position. L'aimant présente une forme cylindrique avec une section circulaire. Il entoure entièrement la partie d'extrémité inférieure 8 de l'arbre 3. Comme illustré sur la figure 2a, le compresseur de suralimentation électrique 1 comprend un support d'aimant 10 dans lequel est logé l'aimant. 30 Le support d'aimant 10 évite la déformation de l'aimant et assure le maintien de l'aimant sur l'arbre 3 afin d'éviter tout mouvement parasite qui pourrait nuire à la mesure de position et donc à la précision. Selon un mode de réalisation, le support d'aimant 10 est par exemple métallique et est constitué d'un matériau amagnétique. 35 Selon un mode de réalisation, le maintien de l'aimant est fait par collage. Le compresseur de suralimentation électrique 1 de la figure 1 comprend des moyens d'équilibrage de l'ensemble arbre 3 / rotor 9 classiques comportant un premier disque d'équilibrage (non représenté sur la figure 1) positionné en aval du rotor 9 et un deuxième disque d'équilibrage 19 positionné en amont du rotor 9. 3064134 5 L'aval (arrière) et l'amont (avant) sont définis par rapport à la direction B, mais selon un autre mode de réalisation de l'invention, sont aussi définis par rapport à une direction inverse de B. L'arbre 3 s'étend suivant la direction B. 5 Dans la partie de compresseur selon l'invention illustrée sur les figures 2 a, avant équilibrage et 2 b après équilibrage, le support d'aimant 10 forme un deuxième moyen d'équilibrage positionné en amont du rotor 9, remplaçant le deuxième disque d'équilibrage tel qu'utilisé dans l'art antérieur. Le compresseur de suralimentation électrique 1 comprend un premier moyen 10 d'équilibrage 11 de l'arbre positionné en aval du rotor 9. Le premier moyen d'équilibrage 11 est fixé autour de l'arbre 3 et est solidaire du rotor 9. Par exemple, le premier moyen d'équilibrage 11 présente une forme de disque et comprend un orifice central pour son introduction autour de l'arbre 3. 15 Le support d'aimant 10 est distant du rotor 9. Le rotor 9 est positionné entre le premier moyen d'équilibrage 11 et le support d'aimant 10. Le support d'aimant 10 présente une forme cylindrique et comprend une première partie 12 dans laquelle est logé l'aimant et une deuxième partie 13 formant le deuxième moyen d'équilibrage de l'arbre. 20 Le support d'aimant 10 comprend un orifice central 24 à travers lequel est inséré l'arbre 3. La première partie 12 du support d'aimant 10 est positionnée en regard de la sonde 6. Selon un mode de réalisation, la deuxième partie 13 du support d'aimant 10 25 présente une forme de disque de diamètre plus petit que la première partie 12 qui présente également une forme de disque. Dans ce mode de réalisation, le compresseur de suralimentation électrique 1 comprend deux roulements 20, 21 dont un premier roulement 20 positionné à la partie d'extrémité inférieure 8 de l'arbre 3, en amont du support d'aimant 10 et un 30 deuxième roulement 21 positionné à l'extrémité supérieure 16 de l'arbre 3, en aval du rotor 9. Le premier roulement 20 est positionné à proximité du support d'aimant 10. Le deuxième roulement 21 est positionné à proximité du rotor 9. Le premier moyen d'équilibrage 11 est positionné entre le rotor 9 et le 35 deuxième roulement 21. La figure 2b illustre une partie du compresseur après équilibrage dans lequel la deuxième partie 13 du support d'aimant 10 comprend au moins un évidement 14 pour équilibrer le rotor 9. Les évidements 14 sont répartis sur la surface périphérique 22 de la deuxième 40 partie 13 du support d'aimant 10. 3064134 6 Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier moyen d'équilibrage 11 comprend au moins un évidement 23 sur sa surface périphérique pour équilibrer l'arbre 3 et le rotor 9. L'équilibrage du rotor 9 est réalisé pour un compresseur de suralimentation 5 électrique 1 entièrement assemblé (arbre+rotor +roulements+roue...). La définition de la géométrie des premier 11 et deuxième moyen d'équilibrage (deuxième partie 13 du support d'aimant 10) est réalisée suivant des calculs de déséquilibrage du rotor assemblé (calcul des différents balourds de chaque pièce du rotor assemblé) et suivant des calculs d'inertie du rotor assemblé. 10 Plus précisément, dans le cadre de l'invention, l'équilibrage consiste à mesurer deux balourds généralement sur les plans de roulement. En fonction de cette mesure, on place les évidements sur les moyens d'équilibrage. Les corrections consistent en des évidements. Les balourds ont un niveau et une phase angulaire (représentation vectoriel 15 dans les deux plans). Le niveau et la phase va déterminer où seront fait les évidements. Ainsi, les évidements des moyens d'équilibrage sont réalisés après montage de différents éléments du compresseur : arbre, stator, roue... Le support d'aimant 10 présente donc deux fonctions dont une fonction de 20 serrage/support de l'aimant et une fonction d'équilibrage de l'arbre. REVENDICATIONS1. Compresseur de suralimentation électrique (1) comprenant : une roue (2) pour comprimer de l'air, un moteur électrique entrainant la roue (2) en rotation par l'intermédiaire d'un arbre (3), le moteur électrique comprenant un rotor (9) monté sur l'arbre (3) et un stator dans lequel est logé le rotor (9), un premier moyen d'équilibrage (11) de l'arbre positionné en aval du rotor (9), un dispositif électronique (4), l'arbre (3) étant en rotation par rapport au dispositif électronique (4) autour d'un axe de rotation (A), et un capteur (5) comportant une sonde (6) positionnée sur le dispositif électronique (4) et un aimant fixé autour d'une partie d'extrémité inférieure (8) de l'arbre (3), l'aimant étant positionné en regard de la sonde (6), caractérisé en ce qu'il comprend : - un support d'aimant (10) dans lequel est logé l'aimant, ledit support d'aimant (10) formant un deuxième moyen d'équilibrage de l'arbre positionné en amont du rotor (9). 2. Compresseur de suralimentation électrique (1) selon la revendication 1, comportant une deuxième partie (13) du support d'aimant (10) comprenant au moins un évidement (14) pour équilibrer l'arbre (9). 3. Compresseur de suralimentation électrique (1) selon une des revendications 1 ou 2, dans lequel le premier moyen d'équilibrage (11) comprend au moins un évidement (23) pour équilibrer l'arbre (9). 4. Compresseur de suralimentation électrique (1) selon une des revendications 1 à 3, dans lequel le capteur (5) est un capteur à effet hall et la sonde (6) est une sonde à effet hall. 5. Compresseur de suralimentation électrique (1) selon une des revendications 1 à 4, dans lequel le support d'aimant (10) est fixé autour de l'arbre (3). 6. Compresseur de suralimentation électrique (1) selon une de& revendications 2 à 5 , dans lequel le support d'aimant (10) présente une forme cylindrique et 3064134 8 comprend une première partie (12) dans laquelle est logé l'aimant et une deuxième partie (13) formant le deuxième moyen d'équilibrage. 5 7. Compresseur de suralimentation électrique (1) selon la revendication 6, dans lequel les évidements (14) sont répartis autour d'une surface périphérique (22) de la deuxième partie (13) du support d'aimant (10). 10 8. Compresseur de suralimentation électrique (1) selon la revendication 7, dans lequel la première partie (12) du support d'aimant (10) entoure et comprime au moins partiellement la surface périphérique externe de l'aimant. 15 20