Brevet FR2716311A1 — publié le 19950818

La présente invention concerne des générateurs électriques et plus particulièrement des générateurs qui sont refroidis par projection d'huile. Différentes techniques de refroidissement sont utilisées dans des générateurs électriques. Les générateurs utilisés dans un avion sont souvent refroidis par projec- tion d'huile. Ces générateurs sont entraînés par le moteur principal de l'avion et sont refroidis par l'huile qui est utilisée conjointement par le moteur principal pour son refroidissement et sa lubrification. Ces générateurs électriques refroidis par projec- tion d'huile sont basés sur un système de balayage permettant de retirer l'huile projetée, du générateur et de la renvoyer au système d'alimentation principal en huile. Le système de balayage comprend une pompe de balayage, qui est entraînée par la même chaîne motrice que le générateur. Si le système de balayage devient inapte à fonctionner, soit à l'intérieur du générateur, soit à l'extérieur du générateur, l'huile s'accumule dans le générateur et le générateur passe à l'état "noyé". La poursuite du fonctionnement d'un générateur "noyé" par de l'huile de refroidissement peut conduire à un grave endommagement du générateur. Les températures à l'intérieur du générateur continuent à augmenter sous l'effet du dégagement de chaleur par frottement produit par le rotor du générateur. L'huile piégée n'élimine pas la chaleur produite et éventuellement il peut se produire une rupture de la carcasse du générateur. Dans le cas d'une rupture de la carcasse du générateur, il en résulte une perte de l'alimentation en huile, qui est utilisée conjointement par le moteur principal, et ceci peut entraîner un arrêt du moteur principal, ce qui représente une situation extrêmement dangereuse dans un avion. C'est pourquoi il est nécessaire de concevoir un générateur électrique utilisé dans un avion, qui empêche une défaillance catastrophique dans le cas o le générateur est noyé par l'huile. Ces problèmes et d'autres problèmes sont résolus grâce à la présente invention au moyen d'un générateur destiné à être utilisé dans des systèmes de refroidissement par huile partagés ou analogues, dans lesquels un ensemble formant frein hydraulique est prévu avec le générateur pour arrêter le fonctionnement de ce dernier lorsque le générateur est "noyé" par l'huile de refroidissement. Conformément à la présente invention, un ensemble formant frein hydraulique est prévu à l'intérieur du générateur. L'ensemble formant frein hydraulique comprend un élément formant rotor et un élément formant stator. Le rotor du frein hydraulique agit d'une manière générale en tant que rotor de pompe et est monté sur l'arbre d'entraînement du générateur. Le rotor du frein hydraulique tourne à l'intérieur du stator du frein hydraulique, qui agit d'une manière générale en tant qu'élément diffuseur. Dans des conditions normales avec un balayage correct de l'huile, le rotor du frein hydraulique tourne librement avec l'arbre du générateur. A l'état noyé, la roue formée par le rotor du frein hydraulique introduit de l'huile radialement dans la section formant diffuseur de recirculation. Le couple nécessaire pour entraîner cette "pompe" hautement inefficace conjointement avec le couple requis pour entraîner les éléments fonctionnels du rotor du générateur, qui sont également montés sur l'arbre, dépasse la résistance à la torsion de l'arbre d'entraînement du générateur, et l'arbre d'entraînement se rompt. Lorsque l'arbre se rompt, les éléments du rotor du générateur, qui sont montés sur l'ensemble de l'arbre, sont déconnectés du moteur d'entraînement principal de l'avion, ils cessent de tourner et la source d'échauffement de l'huile par frottement est supprimée. La présente invention fournit un moyen simple et efficace pour empêcher une défaillance catastrophique du rotor de l'avion due au fait que le générateur, qui est raccordé au moteur, est noyé. Conformément à la présente invention, la liaison entre le moteur et le générateur est sectionnée lorsque le générateur passe à l'état noyé et que l'alimentation du moteur principal est compromise. De cette manière le fonctionnement du moteur principal n'est pas affecté par le remplissage complet du générateur par l'huile de refroidissement, et le moteur principal peut continuer à fonctionner. Ces avantages et d'autres avantages sont fournis par la présente invention qui a trait à un générateur électrique comprenant une carcasse et un arbre pénétrant dans la carcasse. L'arbre est apte à être raccordé à une machine motrice. Le générateur comporte également des éléments incluant un ensemble inducteur monté dans la carcasse et un ensemble d'induit monté sur l'arbre à l'intérieur de la carcasse, de manière à tourner à l'intérieur de l'ensemble inducteur. Il est prévu des moyens pour refroidir les éléments du générateur à l'aide d'un fluide introduit dans la carcasse et soutiré à partir de cette dernière. Un frein hydraulique reçoit le fluide à l'inté- rieur de la carcasse. Le frein hydraulique comprend un rotor raccordé à l'arbre et tournant avec ce dernier. Le frein hydraulique applique une charge à l'arbre lorsque le fluide s'accumule dans la carcasse. De préférence, la charge résultante appliquée à l'arbre est supérieure à la résistance de l'arbre au cisaillement, de sorte que l'arbre se rompt lorsque le fluide s'arrête de s'accumuler dans la carcasse, en déconnectant le générateur de la machine motrice. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation latérale, partiellement en coupe, d'un générateur conforme à la présente invention; - la figure 2 est une vue de bout prise suivant la ligne 2-2 sur la figure 1; - la figure 3 est une vue en élévation latérale et en coupe prise suivant la ligne 3-3 sur la figure 1, qui montre le rotor du frein hydraulique; et la figure 4 est une vue en élévation latérale en coupe prise suivant la ligne 4-4 sur la figure 1, qui montre le stator du frein hydraulique. En se référant plus particulièrement aux dessins et tout d'abord à la figure 1, on y voit représenté un générateur 10 conforme à l'invention. Le générateur 10 est un générateur à courant alternatif du type généralement utilisé dans un grand nombre d'avions. La carcasse, les stators et les rotors du générateur 10 sont essentiellement identiques à ceux du générateur modèle 31200-002 disponible auprès de la société dite Lucas Aerospace Power Equipment Corporation d'Aurora, Ohio, États-Unis d'Amérique. Le générateur 10 comprend une carcasse principale 11, qui forme la carcasse cylindrique extérieure du générateur et supporte les stators. La carcasse principale 11 comprend un capot d'extrémité avant 12 relié d'un seul tenant et qui entoure l'extrémité avant du générateur. Un capot d'extrémité arrière séparé 13, qui est monté sur l'extrémité arrière de la carcasse à l'aide de vis 14, entoure l'extrémité arrière du générateur. Le générateur est entraîné par un dispositif en forme d'arbre 17, qui comporte un dispositif de raccordement d'entraînement 18 à une extrémité, pour le raccordement au moteur principal d'un avion. Une partie du dispositif en forme d'arbre 17 à proximité du dispositif de raccordement d'entraînement 18 a un diamètre réduit de manière à former un col 19, qui est utilisé pour cisailler l'arbre afin de déconnecter le générateur du moteur principal, comme cela sera expliqué plus loin de façon plus détaillée. Le dispositif en forme d'arbre 17 pénètre dans une ouverture située au milieu du capot d'extrémité avant 12 et est tourillonné dans des paliers 20 situés sur l'extrémité avant du générateur et dans des paliers 21 situés à l'arrière du générateur. Les paliers avant 20 sont retenus à l'intérieur d'un support de palier avant 22, qui est fixé au capot d'extrémité avant 12 de la carcasse principale 11, par des vis de montage 23. Les paliers arrière 21 sont retenus dans un support de palier arrière 24, qui est fixé au capot d'extrémité arrière 13 par des vis de montage 25. L'excitation à courant continu est fournie par un excitateur produisant un champ d'excitation et comprenant un stator 30. Le stator 30 de l'excitateur, qui comporte un noyau 31 et une pluralité d'enroulements 32 enroulés sur ce noyau, est monté à l'intérieur de la carcasse principale 11 à proximité du capot d'extrémité avant 12. Un rotor 33 de l'excitateur est monté sur le dispositif en forme d'arbre rotatif 17 et tourne à l'intérieur du champ d'excitation produit par le stator 30. Un induit ou rotor principal 40 est monté sur le dispositif en forme d'arbre rotatif 17 vers le milieu de la carcasse principale 11. Le rotor principal 40 tourne dans un ensemble inducteur ou statorique principal 41 comprenant un noyau de stator 42 supportant une pluralité d'enroulements 43. L'ensemble formant stator principal 41 est monté à l'intérieur de la carcasse principale 11. Les enroulements sont connectés au bloc de bornes 44 afin de constituer la sortie du générateur. Le générateur 10 est refroidi par projection d'huile et ce avec l'huile qui est utilisée conjointement par le moteur principal pour son refroidissement et sa lubrification. L'huile de refroidissement est envoyée par l'intermédiaire de la cavité intérieure du dispositif en forme d'arbre 17 et pénètre dans la carcasse du générateur par des buses de projection 47 positionnées sur le dispositif en forme d'arbre, des deux côtés du rotor principal 40. L'huile est projetée à partir des buses 47 sur le rotor principal 40 et le stator principal 41, qui sont la source principale d'échauffement dans le générateur. L'huile projetée s'accumule dans un bac 48 prévu à la partie inférieure de la carcasse principale 11. L'huile de lubrification située dans le bac 48 est retirée du générateur par une pompe de balayage 50 située dans une partie 49 formant carter de pompe dans la partie inférieure du générateur. La pompe de balayage 50 est entraînée par un système au moyen d'une liaison motrice avec le dispositif en forme d'arbre 17, comme par exemple au moyen d'un engrenage approprié. L'huile entraînée à partir du bac 48 par la pompe de balayage 50 quitte la carcasse du générateur par un orifice de sortie 51, et l'huile revient à l'alimentation en huile principale. Tous les éléments du générateur indiqué précédem- ment sont bien connus et n'ont pas besoin d'être décrits ici de façon plus détaillée. Conformément à la présente invention, un dispositif formant frein hydaulique 60 est prévu à l'arrière du générateur 10. L'ensemble formant frein hydraulique 60 est situé dans une chambre 61 formée par un capot 62 du carter de frein hydraulique, qui est monté sur le capot d'extrémité arrière 13 au moyen des vis 14. L'ensemble formant frein hydraulique 60 comprend un rotor 63 et un stator 64. Le rotor 63 du frein hydraulique est représenté de façon plus détaillée sur les figures 1 et 3. Le rotor 63 comprend un moyeu central 67 qui possède une ouverture centrale 68 dans laquelle s'étend le dispositif en forme d'arbre 17. Une pluralité d'encoches 69 sont prévues autour de l'ouverture centrale 68, encoches dans lesquelles s'engagent des cannelures correspondantes prévues sur le dispositif en forme d'arbre 17, de sorte que le rotor 63 est claveté sur le dispositif en forme d'arbre et par conséquent est monté rigidement de manière à tourner conjointement avec le dispositif en forme d'arbre. Un disque circulaire 70 comportant plusieurs ailettes 71 s'étend à partir du moyeu 67. Le rotor 63 du frein hydraulique possède par conséquent une structure semblable à celle d'une pale centrifuge ou d'un rotor de pompe, les ailettes 71 canalisant le fluide radialement vers l'extérieur. Le stator 64 du frein hydraulique est représenté de façon plus détaillée sur les figures 1 et 4. Le stator 64 comporte une partie formant disque circulaire 72 comprenant une ouverture centrale 75 dans laquelle le moyeu 67 du rotor 63 est monté avec un certain jeu de sorte que le rotor peut tourner librement. Une pluralité de nervures 76 s'étendent radialement à partir de l'ouverture centrale jusqu'à une bride circonférentielle 77 qui s'étend autour du rebord de la partie formant disque 72. Chacune des nervures 76 comporte des prolongements 78 qui s'étendent radialement au-delà de la bride 77 et augmentent la capacité du point de vue couple du stator 64. Le stator 64 du frein hydraulique s'adapte par conséquent autour du rotor 63 et forme un élément diffuseur statique pour la roue du rotor. Le stator 64 est fixé au capot d'extrémité arrière 13 au moyen de vis 79 qui traversent des ouvertures ménagées dans le stator et situées au niveau de chacune des nervures 76 voisines de la bride 77 et traversent des ouvertures taraudées correspondantes ménagées dans le capot d'extrémité arrière. Dans les conditions normales avec un balayage correct de l'huile, la roue du rotor 63 du frein hydraulique tourne librement conjointement avec le dispositif en forme d'arbre 17. Un brouillard d'huile, qui peut pénétrer dans la chambre 61, n'a aucun effet sur le fonctionnement du rotor 63 du frein hydraulique. Si le système de balayage devient inapte à fonctionner, l'huile n'est pas retirée du bac 48 par la pompe de balayage, l'huile s'accumule à l'intérieur du générateur et le générateur passe dans un état "noyé". La poursuite du fonctionnement du générateur alors qu'il est noyé par l'huile de refroidissement peut conduire à un endommagement grave du générateur. Le dégagement de chaleur par frottement produit par les éléments du rotor montés sur le dispositif en forme d'arbre 17 continue à faire monter les températures, et l'huile piégée ne peut pas éliminer la chaleur produite. Sans le dispositif formant frein hydraulique 60 selon la présente invention, il se produit éventuellement une rupture de la carcasse du générateur, lorsque les températures augmentent. Étant donné que l'alimentation en huile est partagée avec le moteur principal, la rupture du générateur entraîne une perte de l'alimentation en huile appliquée au moteur et ceci peut provoquer l'arrêt du moteur principal. L'ensemble formant frein hydraulique 60 selon la présente invention empêche cependant une défaillance catas- trophique de l'alimentation en huile du moteur principal. Dans l'état o le moteur est noyé, l'huile pénètre dans la chambre 61 du frein hydraulique étant donné que cette chambre 61 n'est pas fermée d'une manière étanche vis-à-vis du reste de l'intérieur du générateur. L'huile en tourbillonnement rencontre le stator 64 du frein hydraulique, qui agit de manière à stabiliser l'écoulement d'huile et réduit le tourbillonnement. Les ailettes71 de la roue du rotor 63 commencent alors à entraîner l'huile radialement dans la section formant diffuseur de recirculation. Le couple nécessaire pour entraîner cette "pompe" très peu efficace, ajouté au couple nécessaire pour entraîner les éléments fonctionnels du rotor montés sur le dispositif en forme d'arbre 17, dépassent la résistance à la torsion de l'arbre d'entraînement du générateur, et l'arbre d'entraînement se rompt. L'élément formant col 19, qui est prévu sur l'extrémité avant du dispositif en forme d'arbre 17 à proximité de la liaison d'entraînement 18, constitue une zone o la résistance de l'arbre à la torsion est réduite et o le cisaillement peut aisément se produire. Lorsque le dispositif en forme d'arbre 17 se rompt, les éléments du rotor du générateur montés sur le dispositif en forme d'arbre sont déconnectés du moteur d'entraînement principal de l'avion, les éléments du rotor du générateur cessent de tourner et l'échauffement de l'huile par frottement est supprimé. Bien que le dispositif en forme d'arbre 17 soit rompu et nécessite d'être remplacé, les autres éléments du générateur restent non endommagés. Ce qui est plus important, c'est que le moteur principal de l'avion n'est pas affecté par le générateur noyé, ce qui évite une panne catastrophique pour l'avion. D'autres changements et modifications des formes de réalisation spécifiques ici représentées et décrites apparaîtront aux spécialistes de la technique et entrent toutes dans le cadre de la présente invention. Bien que l'invention ait été représentée et décrite en référence à des formes de réalisation particulières, on comprendra qu'elles ont été indiquées uniquement à titre d'illustration et sans aucun caractère limitatif. C'est pourquoi, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation spécifiques ici représentées et décrites. REVENDICATIONS 1. Générateur électrique (10), caractérisé en ce qu'il comporte: une carcasse (11); un arbre (17) pénétrant dans la carcasse et apte à être raccordé à une machine motrice; des éléments du générateur comprenant un ensemble inducteur (41) monté dans la carcasse et un ensemble d'induit (40) monté sur l'arbre à l'intérieur de la carcasse de manière à tourner à l'intérieur de l'ensemble inducteur; des moyens pour refroidir les éléments du générateur à l'aide d'un liquide introduit dans la carcasse et soutirés à partir de cette dernière; et un frein hydraulique (60) recevant un fluide situé dans la carcasse, le frein hydraulique comprenant un rotor (63) raccordé à l'arbre (17) et tournant avec ce dernier, le frein hydraulique (60) appliquant une charge à l'arbre (17) lorsque le fluide s'accumule dans la carcasse. 2. Générateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor (63) du frein hydraulique (60) applique une charge additionnelle à l'arbre (17) lorsque le fluide s'accumule dans la carcasse, la charge additionnelle contribuant à appliquer à l'arbre une charge résultante qui est supérieure à la résistance au cisaillement de l'arbre, ce qui provoque un cisaillement de l'arbre lorsque le fluide s'accumule dans la carcasse. 3. Générateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (50) pour soutirer le liquide à partir de la carcasse. 4. Générateur électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de soutirage (50) comprennent des moyens formant une pompe de balayage. 5. Générateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le frein hydraulique (60) comprend également un stator (64) qui est positionné au voisinage du rotor (63) du frein hydraulique. 6. Générateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor (63) du frein hydraulique (60) comprend une pale qui agit de manière à pomper le liquide, lorsque ce dernier s'accumule dans la carcasse. 7. Générateur électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le rotor (63) du frein hydraulique (60) tourne librement lorsque le liquide est soutiré à partir de la carcasse. 8. Générateur électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le frein hydraulique (60) contient également un stator (64) qui comporte un élément diffuseur disposé en position adjacente au rotor (63) du frein hydraulique (60). 9. Générateur électrique (10), caractérisé en ce qu'il comprend: une carcasse (11); un arbre (17) pénétrant dans la carcasse et apte à être raccordé à une machine motrice; un ensemble inducteur (41) monté sur un stator & l'intérieur de la carcasse; un ensemble d'induit (40) monté sur l'arbre à l'intérieur de la carcasse de manière à tourner à l'intérieur de l'ensemble inducteur; des moyens pour refroidir des éléments à l'intérieur de la carcasse à l'aide d'un fluide introduit dans la carcasse et soutiré à partir de cette dernière; et un frein hydraulique (60) recevant le fluide à l'intérieur de la carcasse, le frein hydraulique contenant un rotor (63) sous la forme d'une roue raccordée à l'arbre (17), et contenant également un stator (64) sous la forme d'un élément diffuseur, le rotor (63) du frein hydraulique tournant librement avec l'arbre lorsque du fluide est soutiré de la carcasse, ce rotor (63) agissant de manière à pomper le fluide lorsqu'il s'accumule dans la carcasse et à appliquer une charge additionnelle à l'arbre, la charge résultante appliquée à l'arbre étant supérieure à la résistance au cisaillement de l'arbre, ce qui a pour effet que l'arbre se rompt lorsque le fluide s'accumule dans la carcasse, de manière à déconnecter le générateur de la machine motrice.