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WO2019092337A1 - Compresseur électrique comportant un système de refroidissement par air intègre - Google Patents

Compresseur électrique comportant un système de refroidissement par air intègre Download PDF

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Publication number
WO2019092337A1
WO2019092337A1 PCT/FR2018/052527 FR2018052527W WO2019092337A1 WO 2019092337 A1 WO2019092337 A1 WO 2019092337A1 FR 2018052527 W FR2018052527 W FR 2018052527W WO 2019092337 A1 WO2019092337 A1 WO 2019092337A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
air flow
electric motor
stator
electric
air
Prior art date
Application number
PCT/FR2018/052527
Other languages
English (en)
Inventor
Jean Novati
Original Assignee
Psa Automobiles Sa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Psa Automobiles Sa filed Critical Psa Automobiles Sa
Publication of WO2019092337A1 publication Critical patent/WO2019092337A1/fr

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5806—Cooling the drive system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/10—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D25/0606—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/4213—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps suction ports
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D25/0606—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump
    • F04D25/066—Linear Motors

Definitions

  • the present invention relates to an electric compressor having an integrated air cooling system.
  • the invention finds a particularly advantageous, but not exclusive, application in the field of thermal engines of motor vehicles.
  • the engine is advantageously equipped with a supercharging system with at least one turbocharger using the energy contained in the exhaust gas to drive a compressor, the latter providing air to high pressure at the intake of the engine to optimize the filling of the cylinders.
  • Supercharged engines using such a device have the disadvantage of having a significant response time in the phases where there is a need for power while the turbocharger does not have enough energy provided by the exhaust.
  • a known solution to this problem is to assist the turbocharger with an electric compressor.
  • the electric compressor can be activated in the following two cases:
  • the electric compressor may be deactivated in other phases of life in which it is not requested.
  • the electric motor of the compressor releases heat that it is necessary to evacuate in order to avoid overheating of the compressor power electronics that can cause its damage.
  • the compressor's electric motor is connected to a low-temperature engine cooling system whose coolant has a temperature of less than 90 ° C.
  • This cooling system is composed of coolant lines, a heat exchanger, a specific water pump, and connectors. It therefore has a significant impact on the overall cost of the system as well as on the space requirement, since it is necessary to reserve a substantial functional volume to integrate the system in the under-hood space.
  • the invention aims to effectively overcome these disadvantages by providing an electric supercharger air compressor engine, characterized in that it comprises:
  • an air flow duct comprising a main air flow to be compressed
  • an electric motor comprising a stator and a rotor
  • a compression mechanism for the main air flow to be compressed capable of being driven by the electric motor
  • said air flow duct is configured to separate, upstream of the electric motor, the main air flow to be compressed to:
  • the invention thus allows, by integrating an air cooling system, to remove the low temperature coolant circuit necessary to cool the electric compressor.
  • the invention therefore reduces the overall cost of the system by removing the components of the coolant circuit (water pipe, heat exchanger, connector, and others).
  • the invention makes it possible to provide a compact architecture for releasing a sub-hood volume for the implantation of other components of the heat engine.
  • the invention also makes it possible to improve the cooling power with respect to a monoflux system insofar as it makes it possible to cool both the internal face and the external face of the stator.
  • the air flow duct is configured in such a way that the first air flow and the second air flow meet between the electric motor and an input of the compression mechanism.
  • the electric compressor comprises ribs oriented radially relative to an axis of the electric motor.
  • the electric compressor comprises at least one deflector disposed in the air flow duct for printing a rotational movement to the main air flow in the same direction as the compression mechanism.
  • the electric motor is mounted between the air inlet of the air flow duct and the compression mechanism.
  • the compression mechanism comprises a wheel.
  • the wheel is mechanically linked to the rotor so that the wheel and the electric motor are aligned along the same axis.
  • an electronic power module adapted to drive the electric motor is integrated in a housing of the electric compressor.
  • an electronic power module adapted to drive the electric motor is offset relative to a housing of the electric compressor.
  • the invention also relates to an assembly comprising a heat engine and an electric compressor as previously defined.
  • the invention will be better understood on reading the description which follows and the examination of the figures that accompany it. These figures are given for illustrative but not limiting of the invention.
  • Figure 1 is a schematic representation of a thermal engine architecture comprising an electric compressor according to the present invention
  • Figures 2a and 2b are respectively longitudinal and cross sectional views of the electric compressor according to the present invention.
  • Figure 1 shows an architecture 10 comprising a heat engine 1 1, including a motor vehicle, supercharged by a turbocharger 12 using the energy contained in the exhaust gas to compress the air at the intake of the engine 1 1 to optimize the filling of the cylinders.
  • a turbocharger 12 using the energy contained in the exhaust gas to compress the air at the intake of the engine 1 1 to optimize the filling of the cylinders.
  • the flow of exhaust gas rotates a turbine 13 disposed on an exhaust line 14.
  • This turbine 13 is intended to drive a compressor 15 by rotation through a coupling shaft 16.
  • the turbocharger 12 is assisted by a compressor 17 of the electric type.
  • the electric compressor 17 compresses the intake air after filtering by an air filter 18.
  • the electric compressor 17 is disposed on an inlet line 19 upstream of an air metering device 20. to manage the amount of air in the engine cylinders 1 1.
  • a valve 21 controls the passage of air through the electric compressor 17. The valve 21 is thus closed to direct the incoming air to the compressor 17 when the latter is activated and the valve 21 is opened to direct the incoming air to a bypass line 22 when the compressor 17 is deactivated.
  • the electric compressor 17 is activated during transient acceleration phases, when the exhaust gases are not hot enough to drive the turbine 13 of the turbocharger 12.
  • the electric compressor 17 can also be activated in the stabilized phase to increase the torque at low speed of the engine.
  • a heat exchanger 23 called RAS (for air-cooling of supercharging) is used. cool the air circulating in the intake line 19.
  • a depollution device 24 may be disposed on the exhaust line 14.
  • the device 24 may for example comprise a three-way catalyst and a particulate filter.
  • the three-way catalyst makes it possible in particular to reduce nitrogen oxides to nitrogen and carbon dioxide, to oxidize carbon monoxides to carbon dioxide, and unburnt hydrocarbons to carbon dioxide and water.
  • the particulate filter traps solid or liquid particles consisting essentially of carbon-based soot and / or oil droplets.
  • An engine computer 25 is particularly suitable for controlling the air metering device 20, the valve 21, and the electric compressor 17 according to the operating conditions of the engine 1 1. More specifically, as can be seen in Figure 2a, the electric compressor 17 comprises an air flow duct 27 in which is capable of circulating a main air flow 40. This duct 27 has an inlet of air 28 intended to be connected to the outlet of the air filter 18 so that fresh air from the external environment enters the electric compressor 17 via this inlet 28.
  • a compression mechanism 29 is adapted to be driven by an electric motor 30.
  • the compression mechanism 29 comprises in this case a radial wheel 32 configured so that the uncompressed fresh air is sucked in an axial direction relative to to an axis X1 of the wheel 32, and discharged in compressed form in a radial direction relative to the axis X1 of the wheel 32 after passage through a volute 33 integrated in the housing 35.
  • the suction and the discharge of air are made along the axis X1.
  • the electric motor 30 is mounted between the air inlet 28 and the wheel 32 of the compressor 17.
  • This electric motor 30 comprises a stator 34 surrounding a rotor 37 carried by a shaft 38.
  • the stator 34 and the rotor 37 are coaxial along an axis X2 corresponding to the axis of the electric motor 30.
  • the stator 34 has teeth 39 delimiting pairs of notches for receiving a coil.
  • the winding can be for example made from continuous son forming the different phases of the machine or pins.
  • the rotor 37 is for example a rotor with permanent magnets.
  • the wheel 32 of the compressor 17 is mechanically linked to the rotor 37 so that the wheel 32 of the compressor 17 and the electric motor 30 are aligned along the same axis. In other words, the axes X1 and X2 are merged.
  • the air flow duct 27 is configured to separate, upstream of the electric motor 30, the main air flow 40 to be compressed which enters through the inlet 28 into:
  • the upstream and downstream are defined relative to the direction of flow of the air to be compressed.
  • the main air flow 40 entering through the inlet 28 is the one that is compressed by the compression mechanism 29.
  • the air flow duct 27 comprises a central portion 42 and an annular peripheral portion 43 from a junction 45 located upstream of the electric motor 30.
  • the central portion 42 in which flows the first air flow 40.1 is disposed closer to the inner face of the stator 34 so that the air flowing therein can extract the calories of the stator 34 by convection.
  • the annular peripheral portion 43 in which the second flow of air circulates 40.2 comes into contact with the outer face of the stator 34 so that the air flowing therethrough can also extract the calories of the stator 34 by convection.
  • the air flow duct 27 is configured in such a way that the first air flow 40.1 and the second air flow 40.2 meet between the electric motor 30 and an inlet of the compression mechanism. 29.
  • the central portion 42 and the annular peripheral portion 43 are interconnected via a junction 46 located upstream of the wheel 32 of the compressor 17, so that the latter is fed by all the air flows. 40.1, 40.2.
  • ribs 47 are made of a metallic material. These ribs 47 have a radial orientation relative to the axis X2 of the electric motor 30, and are arranged parallel to the air flow 40. The ribs 47 are angularly distributed regularly along a circumference of the air flow duct 27. A rib 47 has a portion extending between the stator 34 and the rotor 37 and a portion disposed in the annular peripheral portion 43 of the conduit 27. These ribs 47 allow in particular to evacuate the heat of the electric machine 30 .
  • the electric compressor 17 comprises at least one deflector 48 disposed in the air flow duct 27 to print a rotational movement to the air flow 40 in the same direction as the compression mechanism 29. This allows improve the mixing of the first air flow 40.1 and the second air flow 40.2 and push back the pumping limit of the compressor 17.
  • the deflector 48 is advantageously located at the junction 46 between the central portion 42 and the portion annular device 43 downstream of the electric motor 30.
  • an electronic power module 50 (see FIG. 1) driving the electric motor 30 is integrated in the housing 35 of the electric compressor 17.
  • the electronic power module 50 driving the electric motor 30 is deported by relative to the housing 35 of the electric compressor 17.
  • the compression mechanism 29 is made differently and takes the form of a Lysholm screw, a pump, or a spiral. It depends on the application.
  • the architecture 10 is devoid of turbocharger 12 and comprises only a supercharging means constituted by the electric compressor 17.

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Abstract

L'invention porte principalement sur un compresseur électrique de suralimentation d'air de moteur thermique, caractérisé en ce qu'il comporte: - un conduit d'écoulement d'air (27) comprenant une entrée (28) d'un flux d'air principal (40) à comprimer, - un moteur électrique (30) comprenant un stator (34) et un rotor (37), et - un mécanisme de compression (29) du flux d'air principal (40) à comprimer apte à être entraîné par le moteur électrique (30), caractérisé en ce que ledit conduit d'écoulement d'air (27) est configuré pour séparer, en amont du moteur électrique (30), le flux d'air principal (40) à comprimer en: - un premier flux d'air (40.1) passant entre le stator (34) et le rotor (37) pour évacuer une chaleur générée par une face interne du stator (34), et - un deuxième flux d'air (40.2) passant à l'extérieur du stator (34) pour évacuer une chaleur générée par une face externe du stator (34).

Description

COMPRESSEUR ELECTRIQUE COMPORTANT UN SYSTEME DE REFROIDISSEMENT PAR AIR INTEGRE
[0001 ] La présente invention porte sur un compresseur électrique comportant un système de refroidissement par air intégré. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine des moteurs thermiques de véhicules automobiles.
[0002] Il est connu d'équiper un moteur thermique d'un système de suralimentation, tel qu'un turbocompresseur, afin d'augmenter les performances du moteur thermique par rapport à sa cylindrée. En effet, en respect des nouvelles normes anti-pollution, la tendance des constructeurs automobiles est de réduire la cylindrée d'un moteur thermique pour le même type de véhicule afin de contribuer à la réduction des polluants émis par le véhicule, obtenir un gain en consommation de carburant, et réduire le volume d'encombrement et la masse du moteur thermique.
[0003] Pour compenser cette perte de cylindrée, le moteur est avantageusement équipé d'un système de suralimentation avec au moins un turbocompresseur utilisant l'énergie contenue dans les gaz d'échappement pour entraîner un compresseur, ce dernier fournissant de l'air à une pression élevée à l'admission du moteur afin d'optimiser le remplissage des cylindres.
[0004] Les moteurs suralimentés à l'aide d'un tel dispositif ont l'inconvénient de présenter un temps de réponse important dans les phases où il existe un besoin de puissance alors que le turbocompresseur ne dispose pas de suffisamment d'énergie fournie par l'échappement. Une solution connue pour répondre à ce problème consiste à assister le turbocompresseur par un compresseur électrique.
[0005] Le compresseur électrique peut être activé dans les deux cas suivants :
- soit en phase transitoire pour réduire la dynamique du turbocompresseur et améliorer le temps de réponse en couple du moteur thermique,
- soit en phase stabilisée pour augmenter le couple à bas régime du moteur thermique. Le compresseur électrique pourra être désactivé dans les autres phases de vie dans lesquelles il n'est pas sollicité. [0006] Le moteur électrique du compresseur dégage de la chaleur qu'il est nécessaire d'évacuer afin d'éviter une surchauffe de l'électronique de puissance du compresseur pouvant engendrer son endommagement. Généralement, pour que les composants assurent leurs prestations nominales, le moteur électrique du compresseur est raccordé à un système de refroidissement du moteur thermique à basse température dont le liquide de refroidissement présente une température inférieure à 90 °C. Ce système de refroidissement est composé de conduits de liquide de refroidissement, d'un échangeur, d'une pompe à eau spécifique, et de connecteurs. Il a donc un impact important sur le coût global du système ainsi que sur l'encombrement, dans la mesure où il est nécessaire de réserver un volume fonctionnel conséquent pour intégrer le système dans l'espace sous-capot.
[0007] L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un compresseur électrique d'air de suralimentation de moteur thermique, caractérisé en ce qu'il comporte:
- un conduit d'écoulement d'air comprenant d'un flux d'air principal à comprimer,
- un moteur électrique comprenant un stator et un rotor, et
- un mécanisme de compression du flux d'air principal à comprimer apte à être entraîné par le moteur électrique,
caractérisé en ce que ledit conduit d'écoulement d'air est configuré pour séparer, en amont du moteur électrique, le flux d'air principal à comprimer en:
- un premier flux d'air passant entre le stator et le rotor pour évacuer une chaleur générée par une face interne du stator, et
- un deuxième flux d'air passant à l'extérieur du stator pour évacuer une chaleur générée par une face externe du stator.
[0008] L'invention permet ainsi, en intégrant un système de refroidissement par air, de supprimer le circuit de liquide de refroidissement basse température nécessaire pour refroidir le compresseur électrique. L'invention permet donc de réduire le coût global du système en supprimant les composants du circuit de liquide de refroidissement (conduit d'eau, échangeur, connecteur, et autres). En outre, l'invention permet de proposer une architecture compacte permettant de libérer un volume sous-capot pour l'implantation d'autres composants du moteur thermique. L'invention permet également d'améliorer la puissance de refroidissement par rapport à un système monoflux dans la mesure où elle permet de refroidir à la fois la face interne et la face externe du stator. [0009] Selon une réalisation, le conduit d'écoulement d'air est configuré de telle façon que le premier flux d'air et le deuxième flux d'air se rejoignent entre le moteur électrique et une entrée du mécanisme de compression.
[0010] Selon une réalisation, le compresseur électrique comporte des nervures orientées radialement par rapport à un axe du moteur électrique.
[001 1 ] Selon une réalisation, le compresseur électrique comporte au moins un déflecteur disposé dans le conduit d'écoulement d'air pour imprimer un mouvement de rotation au flux d'air principal dans le même sens que le mécanisme de compression.
[0012] Selon une réalisation, le moteur électrique est monté entre l'entrée d'air du conduit d'écoulement d'air et le mécanisme de compression.
[0013] Selon une réalisation, le mécanisme de compression comporte une roue.
[0014] Selon une réalisation, la roue est liée mécaniquement au rotor de sorte que la roue et le moteur électrique sont alignés suivant un même axe.
[0015] Selon une réalisation, un module électronique de puissance apte à piloter le moteur électrique est intégré à un carter du compresseur électrique.
[0016] Selon une réalisation, un module électronique de puissance apte à piloter le moteur électrique est déporté par rapport à un carter du compresseur électrique.
[0017] L'invention a également pour objet un ensemble comportant un moteur thermique et un compresseur électrique tel que précédemment défini. [0018] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention.
[0019] La figure 1 est une représentation schématique d'une architecture de moteur thermique comportant un compresseur électrique selon la présente invention; [0020] Les figures 2a et 2b sont des vues en coupe respectivement longitudinale et transversale du compresseur électrique selon la présente invention.
[0021 ] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [0022] La figure 1 montre une architecture 10 comportant un moteur thermique 1 1 , notamment de véhicule automobile, suralimenté par un turbocompresseur 12 utilisant l'énergie contenue dans les gaz d'échappement pour comprimer l'air à l'admission du moteur thermique 1 1 afin d'optimiser le remplissage des cylindres. A cet effet, l'écoulement des gaz d'échappement entraîne en rotation une turbine 13 disposée sur une ligne d'échappement 14. Cette turbine 13 est destinée à entraîner en rotation un compresseur 15 par l'intermédiaire d'un arbre d'accouplement 16.
[0023] Le turbocompresseur 12 est assisté par un compresseur 17 de type électrique. Le compresseur électrique 17 permet de comprimer l'air d'admission après son filtrage par un filtre à air 18. A cet effet, le compresseur électrique 17 est disposé sur une ligne d'admission 19 en amont d'un doseur d'air 20 permettant de gérer la quantité d'air dans les cylindres du moteur 1 1 . Une vanne 21 permet de contrôler le passage de l'air à travers le compresseur électrique 17. La vanne 21 est ainsi fermée pour diriger l'air entrant vers le compresseur 17 lorsque ce dernier est activé et la vanne 21 est ouverte pour diriger l'air entrant vers une conduite de dérivation 22 lorsque le compresseur 17 est désactivé. Généralement, le compresseur électrique 17 est activé lors de phases d'accélération transitoires, lorsque les gaz d'échappement ne sont pas suffisamment chauds pour entraîner la turbine 13 du turbocompresseur 12. Le compresseur électrique 17 peut également être activé en phase stabilisée pour augmenter le couple à bas régime du moteur thermique. [0024] De manière à maintenir la densité de l'air acquise en sortie des organes de suralimentation (turbocompresseur 12 et compresseur 17), on utilise un échangeur de chaleur 23, dit RAS (pour Refroidisseur d'Air de Suralimentation), apte à refroidir l'air circulant dans la ligne d'admission 19.
[0025] Par ailleurs, un dispositif de dépollution 24 peut être disposé sur la ligne d'échappement 14. Le dispositif 24 pourra par exemple comporter un catalyseur trois voies et un filtre à particules. Le catalyseur trois voies permet notamment de réduire les oxydes d'azote en azote et en dioxyde de carbone, d'oxyder les monoxydes de carbone en dioxyde de carbone, et les hydrocarbures imbrûlés en dioxyde de carbone et en eau. Le filtre à particules permet de piéger des particules solides ou liquides constituées essentiellement de suies à base de carbone, et/ou de gouttelettes d'huile.
[0026] Un calculateur moteur 25 est notamment apte à piloter le doseur d'air 20, la vanne 21 , et le compresseur électrique 17 en fonction des conditions de fonctionnement du moteur thermique 1 1 . [0027] Plus précisément, comme on peut le voir sur la figure 2a, le compresseur électrique 17 comporte un conduit d'écoulement d'air 27 dans lequel est apte à circuler un flux d'air principal 40. Ce conduit 27 présente une entrée d'air 28 destinée à être connectée à la sortie du filtre à air 18 de sorte que de l'air frais issu de l'environnement extérieur pénètre dans le compresseur électrique 17 via cette entrée 28.
[0028] Un mécanisme de compression 29 est apte à être entraîné par un moteur électrique 30. Le mécanisme de compression 29 comporte en l'occurrence une roue radiale 32 configurée pour que l'air frais non comprimé soit aspiré suivant une direction axiale par rapport à un axe X1 de la roue 32, et refoulé sous forme comprimé suivant une direction radiale par rapport à l'axe X1 de la roue 32 après un passage dans une volute 33 intégrée au carter 35. En variante, l'aspiration et le refoulement d'air sont effectués suivant l'axe X1 .
[0029] Le moteur électrique 30 est monté entre l'entrée d'air 28 et la roue 32 du compresseur 17. Ce moteur électrique 30 comporte un stator 34 entourant un rotor 37 porté par un arbre 38. Le stator 34 et le rotor 37 sont coaxiaux suivant un axe X2 correspondant à l'axe du moteur électrique 30. Suivant une architecture de machine classique, le stator 34 comporte des dents 39 délimitant deux à deux des encoches destinées à recevoir un bobinage. Le bobinage peut être par exemple réalisé à partir de fils continus formant les différentes phases de la machine ou d'épingles. Le rotor 37 est par exemple un rotor à aimants permanents. [0030] La roue 32 du compresseur 17 est liée mécaniquement au rotor 37 de sorte que la roue 32 du compresseur 17 et le moteur électrique 30 sont alignés suivant un même axe. Autrement dit, les axes X1 et X2 sont confondus.
[0031 ] Le conduit d'écoulement d'air 27 est configuré pour séparer, en amont du moteur électrique 30, le flux d'air principal 40 à comprimer qui entre par l'entrée 28 en:
- un premier flux d'air 40.1 passant entre le stator 34 et le rotor 37 pour évacuer une chaleur générée par une face interne du stator 34, et
- un deuxième flux d'air 40.2 passant à l'extérieur du stator 34 pour évacuer une chaleur générée par une face externe du stator 34.
L'amont et l'aval sont définis relativement au sens d'écoulement de l'air à comprimer. Le flux d'air principal 40 entrant par l'entrée 28 est celui qui est comprimé par le mécanisme de compression 29. [0032] A cet effet, le conduit d'écoulement d'air 27 comporte une portion centrale 42 et une portion périphérique annulaire 43 issue d'une jonction 45 située en amont du moteur électrique 30. La portion centrale 42 dans laquelle circule le premier flux d'air 40.1 est disposée au plus près de la face interne du stator 34 pour que l'air qui y circule puisse extraire les calories du stator 34 par convection. La portion périphérique annulaire 43 dans laquelle circule le deuxième flux d'air 40.2 vient au contact de la face externe du stator 34 pour que l'air qui y circule puisse également extraire les calories du stator 34 par convection.
[0033] En outre, le conduit d'écoulement d'air 27 est configuré de telle façon que le premier flux d'air 40.1 et le deuxième flux d'air 40.2 se rejoignent entre le moteur électrique 30 et une entrée du mécanisme de compression 29. A cet effet, la portion centrale 42 et la portion périphérique annulaire 43 sont reliées entre elles via une jonction 46 située en amont de la roue 32 du compresseur 17, de sorte que cette dernière est alimentée par la totalité des flux d'air 40.1 , 40.2.
[0034] Comme cela est représenté sur les figures 2a et 2b, des nervures 47 sont réalisées dans un matériau métallique. Ces nervures 47 présentent une orientation radiale par rapport à l'axe X2 du moteur électrique 30, et sont disposées parallèlement au flux d'air 40. Les nervures 47 sont réparties angulairement de façon régulière suivant une circonférence du conduit d'écoulement d'air 27. Une nervure 47 comporte une partie s'étendant entre le stator 34 et le rotor 37 ainsi qu'une partie disposée dans la portion périphérique annulaire 43 du conduit 27. Ces nervures 47 permettent notamment d'évacuer la chaleur de la machine électrique 30.
[0035] Le compresseur électrique 17 comporte au moins un déflecteur 48 disposé dans le conduit d'écoulement d'air 27 pour imprimer un mouvement de rotation au flux d'air 40 dans le même sens que le mécanisme de compression 29. Cela permet d'améliorer le mélange du premier flux d'air 40.1 et du deuxième flux d'air 40.2 et de repousser la limite de pompage du compresseur 17. Le déflecteur 48 est avantageusement situé au niveau de la jonction 46 entre la portion centrale 42 et la portion périphérique annulaire 43 en aval du moteur électrique 30.
[0036] Lors du passage au niveau du stator 34, l'air va subir un échauffement thermique. II peut être calculé par la formule suivante :
P = Q * Cp * ΔΤ Avec:
P représentant la puissance dissipée par l'air par convection, en Watt,
Q représentant le débit d'air en kg/s,
ΔΤ représentant une élévation de température en degrés Celsius, et
Cp représentant le capacité thermique massique de l'air : 1004 J/(kg.K).
[0037] Pour un moteur électrique 30 fonctionnant en continu à 1 kW, avec un rendement de 80%, la puissance dissipée par l'air par convection serait d'environ 200 W. Le débit d'air supporté par le compresseur électrique 17 étant de compris entre 50 et 500 kg/h, on obtient les résultats suivants :
Figure imgf000009_0001
[0038] On constate qu'au-delà de 100 kg/h réchauffement de température est inférieur à 7°C. Cela n'affectera donc pas les performances du moteur à bas régime.
[0039] Par ailleurs, un module électronique de puissance 50 (cf. figure 1 ) pilotant le moteur électrique 30 est intégré au carter 35 du compresseur électrique 17. En variante, le module électronique de puissance 50 pilotant le moteur électrique 30 est déporté par rapport au carter 35 du compresseur électrique 17.
[0040] En variante, le mécanisme de compression 29 est réalisé différemment et prend la forme d'une vis de Lysholm, d'une pompe, ou d'une spirale. Cela dépend de l'application.
[0041 ] En variante, l'architecture 10 est dépourvue de turbocompresseur 12 et comporte uniquement un moyen de suralimentation constitué par le compresseur électrique 17.

Claims

REVENDICATIONS
1. Compresseur électrique (17) de suralimentation d'air de moteur thermique (1 1 ), caractérisé en ce qu'il comporte:
- un conduit d'écoulement d'air (27) comprenant une entrée (28) d'un flux d'air principal (40) à comprimer,
- un moteur électrique (30) comprenant un stator (34) et un rotor (37), et
- un mécanisme de compression (29) du flux d'air (40) principal à comprimer apte à être entraîné par le moteur électrique (30),
caractérisé en ce que ledit conduit d'écoulement d'air (27) est configuré pour séparer, en amont du moteur électrique (30), le flux d'air principal (40) à comprimer en:
- un premier flux d'air (40.1 ) passant entre le stator (34) et le rotor (37) pour évacuer une chaleur générée par une face interne du stator (34), et
- un deuxième flux d'air (40.2) passant à l'extérieur du stator (34) pour évacuer une chaleur générée par une face externe du stator (34). 2. Compresseur électrique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le conduit d'écoulement d'air (27) est configuré de telle façon que le premier flux d'air (40.1 ) et le deuxième flux d'air (40.2) se rejoignent entre le moteur électrique (30) et une entrée du mécanisme de compression (29).
3. Compresseur électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des nervures (47) orientées radialement par rapport à un axe (X2) du moteur électrique
(30).
4. Compresseur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un déflecteur (48) disposé dans le conduit d'écoulement d'air (27) pour imprimer un mouvement de rotation au flux d'air principal (40) dans le même sens que le mécanisme de compression (29).
5. Compresseur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moteur électrique (30) est monté entre l'entrée d'air (28) du conduit d'écoulement d'air (27) et le mécanisme de compression (29).
6. Compresseur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le mécanisme de compression (29) comporte une roue (32).
7. Compresseur électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la roue (32) est liée mécaniquement au rotor (37) de sorte que la roue (32) et le moteur électrique (30) sont alignés suivant un même axe (X1 , X2).
8. Compresseur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un module électronique de puissance (50) apte à piloter le moteur électrique (30) est intégré à un carter (35) dudit compresseur électrique (17).
9. Compresseur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un module électronique de puissance (50) apte à piloter le moteur électrique (30) est déporté par rapport à un carter (35) dudit compresseur électrique (17).
10. Ensemble comportant un moteur thermique (1 1 ) et un compresseur électrique (17) tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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