Brevet FR3000628A1 — publié le 20140704

Dispositif d'entrainement électrique d'une charge La présente invention concerne un dispositif d'entrainement comportant : - un moteur électrique d'entrainement comprenant un stator et un rotor mobile en rotation par rapport au stator autour d'un axe; - une enveloppe entourant le stator et délimitant avec le stator, une lame annulaire de circulation d'un flux de refroidissement ; - une roue de ventilation disposée suivant l'axe du moteur électrique d'entrainement et propre à assurer un flux de refroidissement dans la lame annulaire. Les moteurs électriques sont couramment utilisés pour transformer une énergie électrique en énergie mécanique, laquelle est utilisée pour entraîner une charge, par exemple une roue d'un véhicule. Du fait de l'échauffement du moteur électrique, il est nécessaire de refroidir celui-ci par une circulation d'un flux d'air le long du carter du moteur. A cet effet, il est connu de placer directement sur l'arbre du moteur une roue de ventilation, permettant de mettre en mouvement l'air au contact du carter du moteur. La présence de la roue de ventilation entraînée par le moteur lui-même confère à l'ensemble un encombrement relativement important pour une puissance de ventilation fournie par le moteur. L'invention a pour but de proposer un dispositif électrique d'entraînement de taille réduite pour une puissance délivrée donnée pour l'entraînement de la charge. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'entraînement du type précité, caractérisé en ce qu'il comporte un moteur électrique auxiliaire distinct du moteur électrique d'entrainement pour l'entrainement de la roue de ventilation, le moteur auxiliaire étant coaxial au moteur d'entrainement et porté par le moteur d'entrainement. Suivant des modes particuliers de réalisation, le dispositif comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le stator du moteur d'entrainement comporte à sa périphérie des ailettes de refroidissement disposées dans la lame annulaire de guidage du flux de refroidissement, et en ce que les ailettes sont disposées en quinconce ; - le moteur auxiliaire comporte un arbre solidaire de la roue de ventilation, au moins un de guidage en rotation de l'arbre par rapport au stator du moteur d'entrainement, un rotor portant des éléments actifs électromagnétiquement disposés autour de l'arbre et un stator portant des éléments actifs électromagnétiquement complémentaires disposés autour du rotor ; - ledit dispositif comporte un guide de flux solidaire de l'enveloppe externe et comportant une paroi transversale de support du moteur auxiliaire, et la roue de ventilation est disposée entre le guide et le moteur d'entrainement ; - le moteur auxiliaire est un moteur asynchrone ; - le moteur auxiliaire est un moteur à vitesse variable ; - la vitesse de rotation du moteur auxiliaire est inférieure à la vitesse de rotation maximale du moteur d'entrainement. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant au dessin sur lequel la figure unique est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif d'entrainement selon l'invention. Le dispositif d'entrainement 10 représenté sur la figure 1 est par exemple un dispositif d'entraînement d'une roue d'avion. Il est propre à être intégré à la base du train d'atterrissage pour permettre le déplacement de l'avion lorsqu'il est au sol en l'absence de propulsion assurée par les réacteurs. Le dispositif d'entraînement comporte un moteur d'entrainement 12 et, monté sur le moteur, un ventilateur 14 propre à assurer le refroidissement du moteur 12. Le moteur 12 comporte comme connu en soi un stator 16 renfermant un rotor 18. Le rotor 18 présente un arbre 20 disposé axialement et faisant saillie par une extrémité d'entraînement 22 d'un côté du moteur. Un assemblage d'aimants 24 est disposé à la périphérie du rotor. L'arbre est guidé par deux paliers 26, 28 formés de roulements à billes disposés de part et d'autre de l'assemblage d'aimants. Ces roulements sont maintenus dans des faces d'extrémité généralement circulaire d'un carter 30 du moteur. Le stator 16 comporte, à l'intérieur du carter 30, une carcasse 32 propre à guider le flux magnétique et des bobinages 34 propres à engendrer le flux magnétique d'entraînement du rotor. Le carter 30 présente sur sa surface latérale extérieure des ailettes 40 de refroidissement. Ces ailettes sont disposées suivant cinq couronnes distinctes s'échelonnant suivant la longueur du carter 30. Chaque couronne est centrée suivant l'axe du moteur. Les ailettes des différentes couronnes successives sont disposées en quinconce, une ailette d'une couronne donnée étant disposée sensiblement dans le prolongement de l'espace délimité entre deux ailettes successives d'une couronne précédente ou suivante. Le carter 30 du moteur est entouré d'une enveloppe 50 généralement cylindrique délimitant avec la surface principale du carter 30 une lame 60 généralement annulaire de circulation d'air de refroidissement. Les ailettes 40 s'étendent transversalement dans la lame 60 de circulation d'air. Selon l'invention, le ventilateur 14 comporte un moteur autonome auxiliaire 70 différent du moteur d'entrainement 12 et une roue de ventilation 72 mue par le moteur 70 propre au ventilateur. Le moteur est disposé coaxialement au moteur principal 12 dans le prolongement de celui-ci du côté opposé à l'extrémité d'entraînement 22 de l'arbre. Le moteur 70 est un moteur asynchrone propre à tourner à une vitesse de 7800 tours/minute pour une alimentation en 200 Volts entre phases sous 400 Hertz (Hz) fournie depuis un connecteur 73. Le moteur peut être associé à des moyens de régulation permettant d'assurer un fonctionnement du moteur à vitesse variable. La vitesse de rotation du moteur auxiliaire 70 est inférieure à la vitesse de rotation maximale du moteur d'entrainement 12. La roue de ventilateur 72 est disposée entre un flasque d'extrémité du moteur 12 et un guide 74 d'air annulaire prolongeant le moteur 12. Le moteur 70 est disposé sensiblement au centre du guide d'air 74 dans l'épaisseur de celui-ci. Le guide d'air comporte une virole extérieure 75 de guidage du flux d'air. Cette virole 75 s'étend dans le prolongement de l'enveloppe 50 du moteur et comporte des moyens 76 de fixation sur l'enveloppe 50 du moteur 12. Il comporte un moyeu 80 en forme de coupelle dans lequel est disposé le moteur d'entraînement 70, une âme annulaire pleine 82 disposée autour du moyeu 80 et une virole périphérique interne 84. Des aubes de guidage 85 sont réparties autour de la virole interne 84 et s'étendent dans l'espace délimité entre cette virole interne 84 et la virole externe 75. Elles s'étendent radialement ainsi dans le prolongement de la lame d'air 60 de refroidissement du moteur. La roue de ventilation 72 comporte une surface pleine annulaire 86 bordée à sa périphérie d'un ensemble de pales 88 s'étendant dans le prolongement de la nappe d'air de refroidissement entre la nappe 60 et le guide d'air 74. Les pales 88 portées par une virole 89 affleurent la surface extérieure du carter 30 et la virole interne 84 du guide d'air. Le moteur 70 présente un stator externe 90 et un rotor interne 92 sur lequel est reliée la roue de ventilation 72. Le rotor 92 du moteur est guidé en rotation par des paliers 102 disposés à l'intérieur du rotor. La bague extérieure des roulements 102 est solidaire d'une virole de support 104 assemblée avec le moyeu 80 du guide d'air. Les bagues internes des roulements 102 reçoivent un arbre 106 prolongé du côté de la roue du ventilateur, par une cloche 108 définissant au sommet un disque 110 de fixation de la roue de ventilation 72 et une jupe périphérique 112 entourant la virole 104 et sur la surface externe de laquelle sont solidarisés les tôles et barres de cuivre 114 du rotor. L'arbre 106 est pourvu d'un trou taraudé débouchant à son extrémité libre dans lequel est engagée une vis 116 assurant un maintien serré de l'arbre 106 contre les bagues intérieures des roulements 102. Le stator 90 du moteur est formé d'une carcasse et de bobinages solidarisés à la surface périphérique extérieure du moyeu 80 formant coupelle. Le moteur 70 est alimenté par un courant différent du courant d'alimentation en puissance du moteur 12. L'alimentation est telle que le ventilateur fonctionne à une vitesse constante indépendante de la vitesse de rotation du moteur 12. Le ventilateur étant placé, avec son moteur dans l'axe du moteur principal 12, le dispositif d'entraînement conserve un encombrement axial réduit proche de celui d'un ventilateur comportant une roue de ventilation solidaire de l'axe principal du moteur. Du fait de la présence du ventilateur animé par un moteur autonome, le moteur principal 12 peut être dimensionné de manière moins contraignante, conduisant à une diminution totale de la taille puisque d'une part il n'est pas nécessaire que le moteur entraîne la roue de ventilateur elle-même et d'autre part la ventilation du moteur principal étant meilleure, notamment à faible vitesse de ce moteur, les éléments mécaniques de refroidissement ainsi que les éléments constituant le moteur peuvent être de dimensions inférieures. La présence des ailettes 40 disposées en quinconce sur la surface externe du carter du moteur permettent de créer un écoulement turbulent à la sortie des ailettes en considérant le sens de circulation du flux d'air, garantissant ainsi l'absence de couches limites à l'extrémité arrière des ailettes. Ces couches limites sont très défavorables aux échanges thermiques entre le flux d'air et le matériau constituant les ailettes. Ainsi, la création de turbulences par la mise en quinconce des ailettes favorise un échange thermique de qualité. En variante, le ventilateur dispose de moyens de modification de la vitesse de rotation du moteur et donc de la roue de ventilation et des moyens d'adaptation de la vitesse de rotation du ventilateur à la vitesse de rotation du moteur principal 12 ou au flux de chaleur dégagé par le moteur principal. REVENDICATIONS1.- Dispositif d'entrainement (10) comportant : - un moteur électrique d'entrainement (12) comprenant un stator (16) et un rotor (18) mobile en rotation par rapport au stator (16) autour d'un axe (X-X) ; - une enveloppe (50) entourant le stator (16) et délimitant avec le stator, une lame annulaire (60) de circulation d'un flux de refroidissement ; - une roue de ventilation (72) disposée suivant l'axe du moteur électrique d'entrainement (12) et propre à assurer un flux de refroidissement dans la lame annulaire (60) ; caractérisé en ce qu'il comporte un moteur électrique auxiliaire (70) distinct du moteur électrique d'entrainement (12) pour l'entrainement de la roue de ventilation (72), le moteur auxiliaire étant coaxial au moteur d'entrainement (12) et porté par le moteur d'entrainement (12). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le stator (16) du moteur d'entrainement (12) comporte à sa périphérie des ailettes (40) de refroidissement disposées dans la lame annulaire (60) de guidage du flux de refroidissement, et en ce que les ailettes (40) sont disposées en quinconce. 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moteur auxiliaire (70) comporte un arbre (106) solidaire de la roue de ventilation (72), au moins un palier (102) de guidage en rotation de l'arbre (106) par rapport au stator (16) du moteur d'entrainement (12), un rotor (92) portant des éléments actifs électromagnétiquement disposés autour de l'arbre (106) et un stator (90) portant des éléments actifs électromagnétiquement complémentaires disposés autour du rotor (92). 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un guide de flux (74) solidaire de l'enveloppe externe (50) et comportant une paroi transversale (82) de support du moteur auxiliaire (70), et en ce que la roue de ventilation (72) est disposée entre le guide (74) et le moteur d'entrainement (12). 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur auxiliaire (70) est un moteur asynchrone. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur auxiliaire (70) est un moteur à vitesse variable. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vitesse de rotation du moteur auxiliaire (70) est inférieure à la vitesse de rotation maximale du moteur d'entrainement (12).