Brevet FR2489428A1 — publié le 19820305

La présente invention concerne des moteurs hydrau- liques. Plus spécialement, mais pas exclusivement, l'inven- tion concerne de tels moteurs qui conviennent pour entraîner des génératrices électriques destinées à produire l'énergie électrique nécessaire dans un aéronef. Ainsi, la présente invention a pour objet un moteur hydraulique, qui est petit, léger et extrêmement fiable selon les critères de la construction aéronautique. L'invention concerne également une forme de génératrice électrique en- traînée par un moteur hydraulique et convenant pour être uti- lisée dans un aéronef. Selon une caractéristique de l'invention, un moteur hydraulique comprend un stator comportant une partie sensi- blement cylindrique qui présente plusieurs parties périphéri- ques rentrantes, un rotor qui présente une surface définissant avec celle de la partie statorique plusieurs espaces circon- férentiels généralement en forme de croissant et plusieurs galets dont chacun est disposé dans une partie rentrante respective, le stator et le rotor étant percés de canaux qui coopèrent périodiquement pendant la rotation du rotor pour transférer un fluide hydraulique dans les parties rentrantes et hors de ces dernières, le fluide hydraulique sous pression n'étant acheminé vers une partie rentrante que lorsque la distance comprise entre la surface du rotor et celle de la partie statorique augmente à proximité de ladite partie ren- trante, en poussant ainsi le galet contenu dans cette partie rentrante contre la surface du rotor et en faisant tourner ledit rotor. De préférence, les espaces généralement en forme de croissant sont régulièrement répartis autour de la partie cylindrique du stator. Les forces exercées dans le moteur sont réparties alors symétriquement et la charge imposée aux galets et aux paliers du rotor est par conséquent sensiblement équilibrée. En conséquence, les galets et les paliers du rotor peuvent. être de construction légère, l'usure par frot- tement est réduite au minimum et il est possible d'utiliser des pressions hydrauliques très élevées dans le moteur. Trois espaces en forme de croissant ou davantage peuvent être incorporés dans un moteur selon l'invention. Toutefois, de préférence, il n'est prévu que deux espaces en forme de croissant. Ladite surface du rotor a de préférence la forme de courbes d'accélération constante entre Les extrêmes cylin- driques. Selon une autre caractéristique de l'invention, dans une génératrice entraînée par un moteur hydraulique, la génératrice comprend un stator annulaire entourant coaxialement un rotor à aim-ants permanents et le moteur comporte un rotor qui entoure coaxialement un stator, le rotor de la génératri- ce étant fixé à l'extérieur du rotor du moteur, de façon que le moteur constitue en fait le moyeu de la génératrice. Dans une génératrice selon l'invention, le moteur a convenablement la forme définie par la première caractéris- tique de l'invention. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une coupe de la génératrice selon l'invention suivant la ligne E-E de la figure 2; la figure 2 est une coupe partielle suivant la li- gne B-B de la génératrice représentée sur la figure 1; la figure 3 est une coupe partielle suivant la ligne A-A de la génératrice représentée sur la figure 1; et la figure 4 est une coupe partielle suivant la ligne D-D de la génératrice représentée sur la figure 1. - En se référant aux figures 1 et 2 des dessins an- nexés, la génératrice comporte un carter comprenant deux plaques extrêmes 7 et 10 entre lesquelles est serré le stator 29 de l'alternateur, le stator ayant une forme annulaire et étant constitué d'un feuilleté et d'enroulements enrobés dans une résine époxy. Le moteur hydraulique comprend un stator 1 monté coaxialement dans le carter et entouré par le rotor 2 du mo- teur. Le stator 1 comprend un arbre 3 dont une extrémité est logée dans un évidement circulaire de la surface interne de la plaque extrême 7. L'arbre est fixé à cette plaque 7 par un raccord 8 ayant une partie mâle filetée 9 qui traverse une ouverture de la plaque extrême 7 et est vissée dans un trou taraudé de l'extrémité adjacente de l'arbre 3. L'autre extrémité de l'arbre 3 porte un disque 5 percé au centre qui est logé dans un évidement circulaire ménagé dans-la surface interne de la plaque extrême 10, le disque 5 étant retenu sur l'arbre par un écrou 11 qui est vissé sur l'extrémité de l'arbre 3. Entre le disque 5 et une butée radiale 12 de l'ar- bre 3 est serrée une entretoise 4 en forme de plaque qui présente huit encoches rentrantes orientées radialement à partir de sa périphérie à des endroits équidistants autour de sa circonférence, les encoches, la butée adjacente 12 et le disque 5 délimitant ainsi huit chambres 18. Le rotor 2 du moteur est supporté par la partie de l'arbre 3 située entre la butée 12 et la plaque extrême 7, la surface curviligne de l'arbre étant rainurée circonféren- tiellement de façon à réduire le frottement. Des bagues de portée 33 sont disposées à chaque extrémité du rotor pour limiter son mouvement axial. Comme on le décrira plus en détail ci-après, le rotor est mis en rotation par l'admission d'un fluide hydrau- lique, par exemple de l'huile, sous pression dans les cham- bres 18. Dans chaque chambre 18 se trouve un galet 19 qui s'ajuste étroitement dans sa chambre associée pour minimiser la perte de fluide. Le fluide repousse périodiquement les galets vers l'extérieur contre la surface adjacente 23 du rotor qui, comme on le verra plus en détail ciaprès, est configurée de manière que les forces périodiques exercées vers l'extérieur par les galets fassent tourner le rotor 2 sur l'arbre 3. Le rotor de l'alternateur comprend un noyau annulai- re 27 en fer pur qui est fixé autour du rotor 2 du moteur et plusieurs aimants permanents 28 fixés à des positions équi- distantes autour de la surface externe du noyau 27. Le fluide hydraulique alimente sous haute pression le moteur par l'intermédiaire d'un canal 15 du raccord 8 qui débouche dans un alésage axial 13 de l'arbre 3 communi- quant par deux trous 13A à son extrémité interne avec un col- lecteur annulaire 14 formé par une gorge circonférentielle de l'arbre 3 et la surface adjacente du rotor 2 (voir égale- ment la figure 4). Dans le rotor 2 sont ménagés deux canaux 16 qui communiquent par une extrémité avec le collecteur 14 et dans lesquels passe,par conséquent,le fluide à haute pres- sion. Chacun des passages 16 communique successivement par son autre extrémité, pendant la rotation du rotor, avec huit canaux successifs 17 de l'arbre 3, chaque canal communiquant par son autre extrémité en 24 avec une chambre respective 18, les canaux 16 communiquant avec les canaux 17 qui sont diamétra- lement opposés. Ainsi, à mesure que le rotor tourne, le fluide à haute pression est introduit tour à tour dans chaque paire de chambres 18 diamétralement opposées. Une voie d'évacuation du fluide des chambres 18 par l'intermédiaire des canaux 17 est établie par une paire sup- plémentaire de canaux 20 ménagés dans le rotor. A son extré- mité la plus proche de la plaque extrême 10, chacun des canaux 20 communique successivement avec les canaux successifs 17, à mesure que le rotor tourne, de la même manière que les canaux 16. A leur autre extrémité, les canaux 20 communiquent avec l'espace entourant le rotor 2, puis avec un canal 21 de la plaque extrême 7 et un canal 22 d'un autre raccord 35 assujetti à la plaque 7)de manière à évacuer le fluide hydrau- lique. Comme illustré sur les figures 3 et 4, les canaux 16 et 20 sont disposés alternativement autour du rotor, de façon que,à mesure que le rotor tourne, tout canal donné 17 et sa chambre associée 18 soient reliés alternativement à la source de fluide haute pression par l'intermédiaire d'un canal 16 et d'un canal 20 aux canaux d'évacuation 21, 22. En outre, en raison de la disposition des canaux 16 et 20, pendant que le fluide haute pression est admis dans une paire de chambres diamétralement opposées 18, le fluide est éva- cué des chambres diamétralement opposées 18 formant la paire disposée perpendiculairement, et les chambres restantes 18 sont efficacement isolées. Sur les dessins, les canaux qui transportent le fluide sous pression sont désignés par la lettre P et les canaux qui transportent le fluide évacué sont désignés par la lettre R. Les canaux 17 qui transportent alternativement le fluide sous pression et le fluide évacué ne sont pas désignés par une lettre. La configuration de la surface 23 du rotor du mo- teur est illustrée sur la figure 2 qui représente une coupe suivant la ligne B-B de la figure 1. Cette surface présente deux sections cylindriques de 200 présentant un second rayon î0 plus grand, ces sections étant disposées alternativement sur des quarts de cercle autour de la surface. Les surfaces situées entre ces sections cylindriques ont la forme de courbes d'accélération constante établissant une transition régulière entre les différents rayons. Le fluide hydraulique sous pression est distribué en fonctionnement aux paires de chambres opposées 18, lorsque leurs galets associés 19 se trouvent au début de deux régions opposées courbes d'accélé- ration constante à proximité des sections 25 présentant les plus petits rayons. Le rotor est sollicité de façon à tourner lorsque les galets se déplacent en direction des sections 26 présentant les plus grands rayons. L'admission du fluide sous pression est maintenue jusqu'à ce que les galets attei- gnent les sections 26. Le fluide sous pression contenu dans les paires opposées de chambres est évacué pendant que le rotor passe des sections 26 aux sections 25. Les chambres 18 sont isolées et la pression hydraulique y est maintenue statique pendant que les galets coopèrent avec les sections cylindriques 25 et 26, de sorte qu'il ne peut pas se produire de coincement par suite d'un blocage hydraulique du moteur. Par conséquent, au moins deux des huit galets entraînent le rotor à tout instant. Etant donné que l'intérieur du carter de la géné- ratrice est entièrement rempli de fluide hydraulique, il est évident que des bagues toriques 31 sont disposées aux endroits appropriés pour éviter une fuite du fluide. Il convient de noter à cet égard que la protection de la géné- ratrice n'implique pas la présence de joints tournants, ce qui se traduit par conséquent par une amélioration de la fiabilité de la génératrice. REVENDICATIONS 1. Moteur hydraulique caractérisé en ce qu'il comporte une partie statorique sensiblement cylindrique (4) qui présente plusieurs parties périphériques rentrantes (18), un rotor (2) dont la surface (23) définit avec la surface de la partie statorique plusieurs espaces circonférentiels généralement en forme de croissant, et plusieurs galets (19) dont chacun est disposé dans une partie rentrante respective (18), le stator (1) et le rotor (2) présentant des canaux (13, 15, 16, 17, 20, 21, 22) qui coopèrent périodiquement, pendant la rotation du rotor, pour transférer le fluide hydraulique dans les parties rentrantes et hors de ces der- nières, le fluide hydraulique sous pression n'étant acheminé vers une partie rentrante que lorsque la distance comprise entre la surface rotorique et le stator augmente, en poussant ainsi le galet logé dans cette partie rentrante contre la surface du rotor et en provoquant la rotation dudit rotor. 2. Moteur hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les espaces généralement en forme de croissant sont régulièrement répartis autour de la partie statorique cylindrique (4). - 3. Moteur hydraulique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte deux espaces en forme de croissant. 4. Moteur hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface (23) du rotor (2) a la forme de courbes d'accélération cons- tantes entre des extrêmes cylindriques. 5. Moteur hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide hydraulique sous pression est acheminé par l'intermédiaire d'un collecteur (14) vers une première série de canaux (16) du rotor (2), dont chacun communique successivement, pen- dant la rotation du rotor, par l'intermédiaire de canaux successifs du stator (17), avec chacune des parties rentran- tes (18), et une voie d'évacuation du fluide est assurée par une seconde série de canaux (20) du rotor (2) qui com- muniquent successivement, pendant la rotation du rotor, par l'intermédiaire des canaux successifs (17) du stator avec chacune des parties rentrantes pour transporter le fluide d'évacuation par l'intermédiaire d'un espace entou- rant le rotor vers un canal de sortie (21). 6. Moteur hydraulique selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première série de canaux comprend deux canaux (16) qui communiquent simultanément avec une paire de parties rentrantes diamétralement opposées (18), et en ce que la seconde série de canaux (20) comprend deux canaux quiau même instant, communiquent simultanément avec une autre paire de parties rentrantes diamétralement opposées. 7. Génératrice électrique entraînée par un moteur hydraulique, caractérisée en ce qu'elle comporte un stator annulaire (29) entourant coaxialement un rotor à aimants per- manents, et en ce que le moteur comprend un rotor (2) en- tourant coaxialement un stator, le rotor de la génératrice étant fixé à l'extérieur du rotor du moteur, de façon que le moteur constitue en fait le moyeu de la génératrice. 8. Génératrice selon la revendication 7, caracté- risée en ce que le moteur a la forme définie par l'une quelconque des revendications 1 à 6.