Brevet FR2803125A1 — publié le 20010629

GENERATRICE-DEMARREUR A RANT CONTINU L'invention se rapporte à une genératrice-démarreur à courant continu. On appelle génératrice-démarreur une machine électrique tournante susceptible de fonctionner en mode génératrice, c'est à dire de produire un courant électrique continu lorsque sa partie tournante, appelée rotor est entraînée en rotation et, également susceptible de fonctionner en mode démarreur, c'est-à-dire de produire une énergie mécanique sous forme de la rotation du rotor à partir d'énergie électrique fournie à la machine. L'invention trouve une utilité particulière dans une génératrice- démarreur utilisée à bord d'un hélicoptère. Un exemple de génératrice- démarreur fonctionne en mode de démarreur entre 0 et 8000 tours par minute et fonctionne en mode génératrice entre 8000 et 12000 tours par minute. Une telle génératrice-démarreur peut fournir jusqu'à 12 kW. A bord d'un hélicoptère, une génératrice-démarreur est soumise à de nombreuses contraintes comme notamment le fait d'être montée en porte à faux par rapport à l'une de ses extrémités. Des contraintes d'environnement compliquent encore la réalisation des génératrices-démarreurs montées à bord d'hélicoptères comme par exemple les vibrations et les chocs importants ainsi que les écarts de température de l'environnement aéronautique. L'ensemble de ces contraintes conduit à réaliser le circuit magnétique du stator au moyen d'un tube dont l'axe est celui du rotor et sur ce tube des pôles magnétiques sont rapportes. Les différents enroulements du stator sont bobinés autour des pôles magnétiques rapportés. Cette conception du stator présente de nombreux inconvénients comme notamment l'existence d'entrefers parasites entre le tube et les pôles magnétiques rapportés. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant une nouvelle conception de la géneratrice-demarreur à courant continu. Pour atteindre ce but l'invention a pour objet une génératrice- démarreur à courant continu, montée en porte a faux par rapport à l'une de ses extrémités, la génératrice-démarreur comportant un rotor tournant autour d'un axe et un stator comprenant un circuit magnétique, caractérisee en ce que le circuit magnétique du stator est monobloc. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaitront à la lecture de la description détaillée d'un mode de realisation particulier de l'invention, description illustrée par le dessin joint dans lequel - la figure 1 représente en coupe par un plan contenant l'axe de rotation du rotor, un exemple de réalisation d'une génértrice-démarreur selon l'invention ; - la figure 2 représente en coupe par un plan perpendiculaire à l'axe rotor, le circuit magnétique du stator de la génératrice-demarreur représentée figure 1. La figure 1 représente une génératrice-démarreur comportant un rotor d'axe 2 et un stator 3 à l'intérieur duquel tourne le rotor 1. rotor 1 comporte un circuit magnétique 4 et des enroulements 5. Les enroulements 5 sont reliés à un collecteur 6 qui coopèrent avec un dispositif comportant des balais 7 fixés à une carcasse 8 du stator 3 afin d'alimenter électriquement les enroulements 5 du rotor 1. Un moyeu 9 d'axe 2 fixé au centre du circuit magnétique 4. Le moyeu 9 porte également le collecteur 6. Le moyeu 9 est libre en rotation autour de l'axe 2 par rapport à la carcasse 8 du stator 3. La liaison mécanique entre le rotor 1 et le stator est par exemple assuré au moyen d'un palier comportant deux roulements 10 et 11 situés respectivement au voisinage d'une première extrémité 12 et au voisinage d'une seconde extrémité 15 de la génératrice-démarreur. Le palier à roulement est situé entre le moyeu 9 et la carcasse 8 du stator 3. Un arbre 13 d'axe 2 est disposé en partie à l'intérieur du moyeu 9. L'arbre 13 est immobilisé en rotation autour de l'axe 2 par rapport au moyeu 9, par exemple au niveau de la première extrémité 12 de la génératrice- démarreur au moyen d'un accouplement comportant des cannelures 14. L'arbre 13 s'étend le long de l'axe 2 à l'intérieur du moyeu 9. Au-delà de la deuxième extrémité 15 de la génératrice-démarreur, l'arbre 13 se prolonge par exemple par des cannelures 16 formant des moyens pour transmettre une puissance mécanique sous forme d'un mouvement de rotation. Ces moyens sont par exemple couplés à une boite relais. Ils permettent de transmettre une puissance mécanique vers la boite relais lorsque la génératrice-démarreur fonctionne en mode démarreur ou vers la génératrice- demarreur lorsque celle-ci fonctionne en mode génératrice. L'arbre 13 comporte une zone 17 où son diamètre est réduit. La zone 17 forme une zone fragile où une rupture peut se produire si l'arbre 13 est soumis à des contraintes trop importantes. La zone 17 permet par exemple d'éviter une rupture de la boite relais en cas de blocage de la génératrice-démarreur. Au niveau de la deuxième extrémité 15, l'arbre 13 est lié au rotor 1 un accouplement élastique 18. Cet accouplement élastique 18 ainsi que la forme de l'arbre 13 entre la deuxième extrémité 15 et première extrémité 12 où il est lié de façon rigide au rotor 1 permettent d'absorber des à-coups dans la transmission de puissance depuis la boite relais. L'arbre 13 forme une barre de torsion dans la transmission de puissance. La carcasse 8 du stator 3 comporte deux coquilles 20 et 21, l'une 20 formant la deuxième extrémité 15 et l'autre 21 formant la première extrémité 12 de la génératrice-démarreur. La coquille 20 porté la cage extérieure du roulement 11 et la coquille 21 porte la cage extérieure du roulement 10. Le stator 3 comporte un circuit magnétique monobloc c'est-à- dire que l'ensemble des pôles du circuit magnétique sont reliés entre eux sans discontinuité de matière. Le circuit magnétique 22 ainsi réalisé complique la réalisation d'enroulements réalisés autour certains pôles. En effet, il est habituel que dans les génératrices-demarreurs à courant continu, certains pôles comportent des épanouissements au voisinage du rotor 1 ce qui empêche de glisser autour du pôle un enroulement complètement réalisé. Ces épanouissements imposent d'enrouler un conducteur électrique formant l'enroulement autour du pôle. En revanche, le circuit magnétique 22 ainsi realisé permet de supprimer les entrefers parasites peuvent exister lorsque les pôles sont rapportés à l'intérieur d'un tube. Avantageusement le circuit magnétique 22 est réalisé au moyen assemblage de tôles sensiblement planes disposées dans des plans sensiblement perpendiculaires à l'axe 2. Les différentes tôles sont maintenues ensembles par exemple au moyen de vis 23 traversant l'empilage de tôles. Ces vis 23 peuvent également maintenir les deux coquilles 20 et 21 solidaires du circuit magnétique 22. II est même possible de prévoir que les vis 23 permettent d'assurer le montage de l'ensemble de la génératrice-démarreur en porte à faux sur une embase qui peut être le carter de la boite relais à laquelle est accouplée la génératrice-démarreur. II est également possible de maintenir les tôles entre elles au moyen de cordons de soudure réalisés sensiblement parallèlement à l'axe 2. Avantageusement on utilise une technologie de soudage très localisée comme par exemple le soudage laser afin de déformer le moins possible le circuit magnétique. On peut prévoir d'utiliser à la fois des vis 23 et des cordons de soudure. Les cordons de soudure permettent d'assurer la cohésion du circuit magnétique 22 avant son assemblage dans la génératrice-démarreur. Les vis 23 assurent à la fois la cohésion du circuit magnétique 22 et son assemblage aux deux coquilles et 21, ainsi que le renforcement de la tenue mécanique du circuit magnétique 22 lui-même en complément des cordons de soudure. Les vis 23 contribuent à la résistance mécanique de la génératrice-démarreur lorsque celle-ci soumise à des chocs ou à des vibrations importantes. La figure 2 représente en coupe par un plan perpendiculaire à l'axe 2 un exemple de réalisation du circuit magnétique Extérieurement la section du circuit magnétique 22 par le plan de coupe a sensiblement la forme d'un carré. Cette forme carrée permet, par rapport à une forme sensiblement ronde, d'augmenter le volume disponible ' l'intérieur du circuit magnétique 22 pour y installer de nouveaux enroulements ou pour augmenter taille des enroulements existants. Le carre dans lequel s'inscrit le circuit magnétique représenté figure 2 apparaît en trait fin au repère 30. On peut également prévoir de dégager certaines zones 31 extérieures afin de réduire masse du circuit magnétique 22. Dans l'exemple de réalisation ici décrit, le circuit magnétique 22 comporte deux plans de symétrie 32 et 33 contenant tous deux l'axe 2. Ces symétries sont bien entendues pas obligatoire pour mettre en oeuvre l'invention. Sur la figure 2 les repères 30 et 31 n'ont été portés que sur un cadran de la figure ; le lecteur reportera aisément ces repères sur les trois autres cadrans en utilisant les symétries par rapport aux plans 32 et 33. La coupe selon la figure 2 permet de visualiser quatre pôles principaux 34 à 37 et quatre pôles auxiliaires 38 à 41, autour desquels des enroulements sont bobinés. II est bien entendu que l'invention n'est pas limitée au nombre de pôles représentés. cette figure apparaît aussi quatre trous 42 à 45 cylindrique situés quatre coins du carré et permettant de faire passer les vis 23 précédemment décrites à l'aide de la figure 1. REVENDICATIONS 1. Génératrice-démarreur à courant continu, montée en porte a faux rapport à l'une de ses extrémités (15), la génératrice-démarreur comportant un rotor (1) tournant autour d'un axe (2) et un stator comprenant un circuit magnétique (22), caractérisée en ce que le circuit magnetique (22) du stator (3) est monobloc. 2. Génératrice-démarreur selon la revendication 1, caractérisée ce le circuit magnétique (2) du stator (3) comporte une section par un plan perpendiculaire à l'axe (2) du rotor (1), la section ayant extérieurement sensiblement la forme d'un carré (30). 3. Génératrice-démarreur selon la revendication 2, caractérisée en ce que le carré (30) comporte des dégagements (31) afin de réduire la masse du circuit magnétique (22). 4. Génératrice-démarreur selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le circuit magnétique (22) du stator (3) est réalisé au moyen d'un assemblage de tôles sensiblement planes, disposées dans des plans sensiblement perpendiculaires à l'axe (2) de rotation du rotor (1) et maintenues entre elles. 5. Génératrice-démarreur selon la revendication 4, caractérisée en ce que les tôles sont maintenues entre elles au moyen de vis (23) traversant l'ensemble des tôles. 6. Génératrice-démarreur selon la revendication 5, caractérisée en ce que les vis (23) sont utilisées pour maintenir la génératrice-démarreur en porte à faux. 7. Génératrice-démarreur selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que les tôles sont maintenues entre elles en position au moyen de cordons de soudure. 8. Génératrice-démarreur selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (13, 18) pour absorber à-coups dans la transmission de mouvement entre le rotor (1 et un récepteur auquel est accouplé le rotor (1). Génératrice-démarreur selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte une zone fragile (17) où une rupture peut se produire en cas de contrainte trop importante dans la transmission de mouvement entre le rotor (1) et un récepteur auquel accouplé le rotor (1).