Brevet FR3079361A1 — publié le 20190927

SYSTEME DE PROTECTION ELECTRIQUE D'UNE GENERATRICE ELECTRIQUE D'UN AERONEF DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne des systèmes de protection électrique pour génératrice de courant à aimants permanents destinée à être embarquée dans un aéronef, un procédé implémenté par de tels systèmes de protection électrique, et des génératrices électriques et aéronefs comportant de tels systèmes de protection électrique. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Aujourd'hui, les aéronefs sont alimentés électriquement grâce à des génératrices électriques couplées à des moteurs servant à la propulsion desdits aéronefs, par exemple de type « turbine à gaz ». Les génératrices électriques utilisées en aéronautique sont des générateurs de type « machine synchrone à rotor bobiné ». Ce type de génératrices électriques est typiquement composé d'un stator comportant un ensemble de bobines montées en triphasé et débitant des courants triphasés sinusoïdaux, et d'un rotor comportant un ensemble de bobines montées en monophasé et alimentées en courant continu. Ces bobines montées en monophasé permettent de générer, le long de la surface du rotor, une succession de pôles magnétiques à polarisations opposées. C'est-à-dire qu'il existe une succession de pôles nord et de pôles sud le long du rotor, les bobines jouant ainsi le rôle d'aimants équivalents. Le niveau de courant continu injecté dans ces bobines permet de réguler l'intensité du champ magnétique généré par la succession de pôles du rotor. Par rotation du rotor, les pôles magnétiques successifs sont alors à l'origine d'un champ magnétique tournant. Dans ce cas, le principe de l'induction magnétique est à l'origine des courants alternatifs dans le bobinage triphasé du stator, ce qui permet d'alimenter électriquement une installation électrique d'aéronef Les installations électriques d'aéronef ainsi alimentées doivent être protégées de survenues d'éventuelles surcharges et/ou d'éventuels courts-circuits. Equipements de protection électrique de nouvelle génération, les contrôleurs de puissance à semiconducteurs SSPC (« Solid State Power Controllers » en langue anglo-saxonne) sont des dispositifs à base de semi-conducteurs qui commandent la puissance électrique 2 fournie à une charge électrique. Les contrôleurs SSPC réalisent des fonctions de supervision et de diagnostic, afin de détecter l'occurrence de conditions de surcharge et/ou de court-circuit. Sur détection de conditions de surcharge et/ou de court-circuit, les contrôleurs SSPC coupent en conséquence l'alimentation de puissance et 5 permettent ainsi de protéger l'installation électrique. Les contrôleurs SSPC ont la même fonction que les disjoncteurs, mais parce qu'ils sont plus fiables et plus rapides, les contrôleurs SSPC sont typiquement utilisés dans des contextes d'alimentation de puissance critiques, comme c'est par exemple le cas dans les aéronefs. De tels équipements de protection électrique permettent ainsi de réagir à une survenue 10 éventuelle de courts-circuits en aval de la génératrice électrique. Concernant les éventuels courts-circuits pouvant survenir au sein des bobinages statoriques de la machine, il suffit de couper l'alimentation électrique des bobinages du rotor pour démagnétiser le rotor et ainsi stopper le court-circuit. La génératrice électrique étant couplée mécaniquement à la turbine à gaz, le rotor continue de tourner 15 lorsque la turbine à gaz est en fonctionnement, mais la génératrice électrique ne produit plus de courant lorsque l'alimentation électrique des bobinages du rotor est coupée, ce qui évite un échauffement indésirable des bobinages du stator et préserve l'intégrité du réseau électrique que la génératrice électrique alimente. Un problème posé par de telles génératrices électriques est leur masse 20 importante. Il est souhaitable de fournir une solution qui permette de réduire la masse des génératrices électriques utilisées dans les aéronefs, tout en évitant un échauffement indésirable des bobinages du stator, et en préservant l'intégrité du réseau électrique que la génératrice électrique alimente, en cas de survenue de courts-circuits dans les bobinages du stator. 25 Il est aussi souhaitable de fournir une solution qui soit simple à mettre en oeuvre et à faible coût. EXPOSE DE L'INVENTION Un objet de la présente invention est de proposer un système de protection 30 électrique d'une génératrice électrique destinée à équiper un aéronef, la génératrice électrique comportant un stator ainsi qu'un rotor à aimants permanents, le système de protection électrique comportant un contrôleur. Le système de protection électrique comporte en outre : des bobinages de démagnétisation, chaque bobinage de démagnétisation entourant ou étant accolé à un des aimants permanents, et au moins 3 un détecteur de court-circuit. Lorsque la génératrice électrique est en fonctionnement nominal, le contrôleur est configuré pour assurer que le courant dans les bobinages de démagnétisation est nul, et, lorsque le au moins un détecteur de court-circuit détecte un court-circuit dans un bobinage du stator, le contrôleur est configuré pour injecter 5 un courant I dans les bobinages de démagnétisation entraînant une excitation coercitive H, de démagnétisation réversible des aimants permanents. Ainsi, l'utilisation d'aimants permanents permet de réduire significativement la masse de la génératrice électrique par rapport aux machines synchrones à rotor bobiné. La mise en place des bobinages de démagnétisation permet de stopper la 10 génération de courant en cas de détection de court-circuit, et de remagnétiser les aimants permanents lorsque le court-circuit a disparu, afin de rétablir la génération de courant. Quelques spires suffisent pour démagnétiser et remagnétiser les aimants permanents, ce qui permet le gain en masse évoqué ci-dessus. Selon un mode de réalisation particulier, l'excitation coercitive H, est telle que : 15 Hcm REVENDICATIONS1/ Système de protection électrique (103) d'une génératrice électrique (101) destinée à équiper un aéronef (100), la génératrice électrique (101) comportant un stator ainsi qu'un rotor à aimants permanents (201), le système de protection électrique (103) comportant un contrôleur (300), caractérisé en ce que le système de protection électrique (103) comporte en outre : - des bobinages de démagnétisation (200), chaque bobinage de démagnétisation (200) entourant ou étant accolé à un des aimants permanents (201), et - au moins un détecteur de court-circuit (320), en ce que, lorsque la génératrice électrique (101) est en fonctionnement nominal, le contrôleur (300) est configuré pour assurer que le courant dans les bobinages de démagnétisation (200) est nul, et en ce que, lorsque le au moins un détecteur de court-circuit (320) détecte un court-circuit dans un bobinage du stator, le contrôleur (300) est configure pour injecter un courant I dans les bobinages de démagnétisation (200) entraînant une excitation coercitive H, de démagnétisation réversible des aimants permanents (201). 2/ Système de protection électrique (103) selon la revendication 1, dans lequel l'excitation coercitive H, est telle que : Hcm