Brevet FR3084977A1 — publié le 20200214

MOTEUR ELECTRIQUE POUR UN AERONEF DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne notamment un moteur électrique pour un aéronef. ETAT DE L'ART Un moteur électrique pour un aéronef et par exemple pour une turbomachine de l'aéronef comprend classiquement un rotor et un stator. Le rotor est entraîné par un arbre et le stator entoure le rotor et est porté par un carter. Lors du fonctionnement du moteur électrique, des pertes par effet Joule sont générées et se traduisent par un échauffement du moteur et des pièces environnantes. Ces pertes doivent donc être évacuées afin d'éviter une surchauffe du moteur. La figure 1 montre un exemple de moteur électrique 10 qui est équipé d'une roue de ventilation 12 équipée d'une rangée annulaire unique de pales 14 dédiée à la génération d'un unique flux d'air 16. Ce flux d'air 16 s'écoule dans une veine V qui s'étend autour du stator 18. Des ailettes 20 de refroidissement sont balayées par ce flux d'air 16 et dissipent la chaleur transmise par conduction par le stator 18 en fonctionnement. En sortie de cette veine V, une partie 16' du flux d'air 16 circule dans l'entrefer entre le rotor 22 et le stator 18 en vue de leur refroidissement et le reste du flux d'air 16 est évacué vers l'extérieur. Cependant, le débit d'air de cette partie 16' du flux d'air 16 qui circule au niveau du rotor 22 du moteur 10, est faible et difficilement quantifiable. Le refroidissement du moteur n'est donc pas efficace. EXPOSE DE L'INVENTION La présente invention propose une solution simple, efficace et économique au problème précité. L'invention propose un moteur électrique pour un aéronef, comportant un rotor, un arbre entraînant le rotor, un stator entourant le 2 rotor, et un carter portant le stator et définissant autour du stator une veine d'écoulement d'air de ventilation, le moteur électrique comportant en outre une roue de ventilation entraînée par ledit arbre et comportant une première rangée annulaire de pales configurée pour générer un premier 5 flux d'air de ventilation dans ladite veine, caractérisé en ce que la roue comprend une seconde rangée annulaire de pales configurée pour générer un second flux d'air indépendant de refroidissement du rotor et/ou du stator. L'invention propose ainsi de prévoir deux rangées annulaires de 10 pales sur une même roue de ventilation, une première rangée de pales dédiée à la ventilation du moteur comme dans la technique antérieure, et une seconde rangée de pales dédiée au refroidissement du stator et/ou du rotor du moteur. La solution consiste ainsi à dimensionner une roue de ventilation à deux séries d'aubage qui permet d'alimenter en air forcé deux 15 circuits distincts. Les pertes de charge de chaque circuit peuvent être connues ce qui permet de quantifier et de maîtriser le débit d'air passant dans chaque circuit. Le refroidissement du moteur s'en retrouve optimisé. La durée de vie des parties sensibles du rotor et la fiabilité du moteur électrique sont améliorées. 20 Le moteur selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres - le carter comprend une paroi cylindrique s'étendant autour du stator et délimitant intérieurement ladite veine, la roue étant située à une extrémité 25 longitudinale de cette paroi, - les pales de la première rangée ont un diamètre interne égal ou supérieur au diamètre de ladite paroi cylindrique, et les pales de la seconde rangée ont un diamètre externe inférieur ou égal au diamètre de ladite paroi cylindrique, 30 - les pales des première et seconde rangées sont situées dans un même plan perpendiculaire à l'axe de rotation de l'arbre, 3 - le rotor s'étend autour de l'arbre et est solidarisé à l'arbre par l'intermédiaire d'entretoises radiales définissant entre elles des espaces de passage dudit seconde flux d'air. La présente invention concerne également une turbomachine 5 d'aéronef, comportant un moteur tel que décrit ci-dessus. L'invention concerne encore un aéronef comportant un moteur tel que décrit ci-dessus. DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques 10 et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un moteur électrique d'aéronef, selon la technique antérieure, et 15 - la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un moteur électrique d'aéronef, selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE La figure 1 a été décrite dans ce qui précède. La figure 2 illustre un mode de réalisation d'un moteur électrique 110 20 selon l'invention. Ce moteur 110 comporte un rotor 122, un arbre 124 entraînant le rotor 122, un stator 118 entourant le rotor 122, et un carter 126 portant le stator 118 et définissant autour du stator une veine V d'écoulement d'un flux d'air de ventilation 116. Le carter 126 peut avoir une forme générale annulaire autour de 25 l'axe A de rotation de l'arbre 124 et du rotor 122. Le carter 126 comprend une paroi cylindrique 126a qui entoure le stator 118 et qui est entourée par une autre paroi cylindrique 126b. Les parois cylindriques 126a, 126b définissent entre elles la veine V qui est annulaire et dans laquelle sont situées des ailettes de refroidissement 120. La paroi 126 définit en outre 30 autour de l'arbre 124 un logement cylindrique L de réception du rotor 122 et du stator 118, et qui est fermé axialement par des parois 126c, 126d 4 sensiblement radiales par rapport à l'axe A. Les parois 126c, 126d sont traversées par l'arbre 124 qui est centré et guidé par des paliers 128 par rapport à ces parois 126c, 126d et donc au carter 126. Les bagues internes des paliers 128 sont fixées sur l'arbre 124 5 et les bagues externes sont montées dans les orifices des parois 126c, 126d qui sont traversés par l'arbre 124. Le stator 118 est fixé sur une surface cylindrique interne de la paroi 126a et entoure avec un faible jeu le rotor 122 qui est solidarisé sur l'arbre 124 par l'intermédiaire d'un support annulaire 130. Ce support annulaire 10 130 comprend une couronne annulaire externe 132 de support du rotor 122 ainsi que des entretoises radiales 134 s'étendant entre l'arbre 124 et la couronne 132. Une première rangée annulaire d'entretoises 134 est située à une extrémité axiale de la couronne 132, les entretoises 134 s'étendant entre la couronne 132 et l'arbre 124, en étant régulièrement réparties 15 autour de l'axe A. Une seconde rangée annulaire d'entretoises 134 est située à une extrémité axiale opposée de la couronne 132, ces entretoises 134 s'étendant également entre la couronne 132 et l'arbre 124, en étant régulièrement réparties autour de l'axe A. On comprend ainsi que le rotor 122 entoure l'arbre 124 à une distance radiale prédéterminée. Les 20 entretoises 134 définissent entre elles des passages d'air, de l'air pouvant circuler à l'intérieur du rotor du fait de ces passages et de la forme tubulaire ou creuse de la couronne 132. Par ailleurs, les parois 126c, 126d comprennent des lumières 136 de passage d'air de refroidissement, ces lumières 136 étant 25 avantageusement régulièrement réparties autour de l'axe A. Le moteur 110 comprend en outre une roue 112 de ventilation du moteur mais aussi de refroidissement du rotor 122 et/ou du stator 118. Cette roue 112 comprend deux rangées annulaires de pales, respectivement radialement externe 114a et radialement interne 114b. 30 La roue 112 s'étend dans un plan P perpendiculaire à l'axe A et est solidarisée à l'arbre 124 à une extrémité axiale de celui-ci. Dans l'exemple 5 représenté, elle est solidarisée à une extrémité axiale de l'arbre 124 qui est située à l'extérieur du logement L et donc à une extrémité axiale de la paroi 126a ou même du carter 126. La rangée externe de pales 114a est située à la périphérie externe 5 de la roue 112 et est configurée pour générer un flux d'air de ventilation 116 destinée à s'écouler dans la veine V. Ces pales 114a ont un diamètre externe inférieur ou égal au diamètre de la paroi 126b et un diamètre interne supérieur ou égal au diamètre de la paroi 126a. Autrement dit, les pales 114a ont une hauteur ou dimension radiale sensiblement identique à 10 celle de la veine V. La rangée interne de pales 114b est configurée pour générer un flux d'air de refroidissement 138 destiné à s'écouler dans le logement L, tout d'abord à travers les lumières 136 de la paroi 126d la plus proche de la roue, ensuite dans les espaces inter-entretoises 134 et à l'intérieur de la 15 couronne 132, et enfin à travers les lumières 136 de la paroi 126d la plus éloignée de la roue. Les pales 114b ont un diamètre externe inférieur ou égal au diamètre de la paroi 126a. Les pales 114a, 114b peuvent avoir des hauteurs ou dimensions radiales sensiblement identiques ou différentes. Les pales 114a et 114b peuvent avoir également des dimensions axiales 20 sensiblement identiques. Le profil de chaque aubage de la roue est ainsi étudié pour diriger l'air dans la bonne direction, c'est-à-dire respectivement dans la veine V et le logement L. En fonctionnement, le flux d'air 116 généré par les pales 114a de la 25 roue 114 s'écoule dans la veine V et dissipe la chaleur transmise par conduction par le stator 118 et la paroi 126a aux ailettes 120. Le flux d'air 138 s'écoule à l'intérieur du rotor 122 pour refroidir par convection le rotor 122, le stator 118 et l'arbre 124. Dans un cas particulier de réalisation de l'invention, un premier 30 calcul thermique réalisé sous logiciel de calcul thermique nodal permet d'estimer un gain de 30°C sur l'arbre REVENDICATIONS1. Moteur électrique (110) pour un aéronef, comportant un rotor (122), un arbre (124) entraînant le rotor, un stator (118) entourant le rotor, et un carter (126) portant le stator et définissant autour du stator une veine (V) d'écoulement d'air de ventilation, le moteur électrique comportant en outre une roue de ventilation (112) entraînée par ledit arbre et comportant une première rangée annulaire de pales (114a) configurée pour générer un premier flux d'air (116) de ventilation dans ladite veine, caractérisé en ce que la roue comprend une seconde rangée annulaire de pales (114b) configurée pour générer un second flux d'air (138) indépendant de refroidissement du rotor et/ou du stator. 2. Moteur (110) selon la revendication 1, dans lequel le carter (126) comprend une paroi cylindrique (126a) s'étendant autour du stator (118) et délimitant intérieurement ladite veine (V), la roue (112) étant située à une extrémité longitudinale de cette paroi. 3. Moteur (110) selon la revendication 2, dans lequel les pales (114a) de la première rangée ont un diamètre interne égal Cal supérieur au diamètre de ladite paroi cylindrique (126a), et les pales (114b) de la 20 seconde rangée ont un diamètre externe inférieur ou égal au diamètre de ladite paroi cylindrique. 4. Moteur (110) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les pales (114a, 114b) des première et seconde rangées sont situées dans un même plan (P) perpendiculaire à l'axe (A) de rotation de 25 l'arbre (124). 5. Moteur (110) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le rotor (122) s'étend autour de l'arbre (124) et est solidarisé à l'arbre (124) par l'intermédiaire d'entretoises radiales (134) définissant entre elles des espaces de passage dudit second flux d'air (138). 30 6. Turbomachine d'aéronef, comportant un moteur (110) selon l'une des revendications précédentes. 7. Aéronef, comportant un moteur (110) selon l'une des revendications 1 à 5.