Brevet FR3094962A1 — publié le 20201016

Description Titre de l'invention : MOTORISATION ELECTRIQUE POUR UN AERONEF Domaine technique [0001] La présente invention concerne une motorisation électrique pour un aéronef, ainsi qu'un aéronef comportant au moins une telle motorisation. Technique antérieure [0002] Certains aéronefs comportent classiquement au moins un moteur à hélice qui est fixé au niveau du nez de l'aéronef ou sur une aile dudit aéronef De tels moteurs sont généralement des moteurs thermiques. Certains aéronefs légers utilisent des moteurs électriques mais il est nécessaire de trouver une solution pour pouvoir équiper des aéronefs de plus grandes dimensions. Exposé de l'invention 100031 Un objet de la présente invention est de proposer une motorisation électrique pour un aéronef qui permette d'avoir une puissance importante pour pouvoir être mise en oeuvre dans des aéronefs de grandes dimensions. 100041 A cet effet, est proposée une motorisation électrique pour un aéronef, ladite moto- risation électrique comportant : [0005] - une nacelle avec une structure. [0006] - une hélice installée à l'avant de la nacelle, [0007] - un socle commun fixé à la structure à l'intérieur de la nacelle, [0008] - au moins trois moteurs électriques fixés au socle commun, où chaque moteur électrique présente un arbre moteur, et [0009] - un train épicycloïdal fixé à la structure et comportant un satellite par moteur électrique, où l'arbre moteur dudit moteur électrique entraîne en rotation ledit satellite. où le train épicycloïdal comporte un arbre de sortie sur lequel l'hélice est fixée. [0010] Une telle motorisation permet de fournir une grande puissance mécanique du fait de la présence d'un train épicycloïdal et un ensemble de plusieurs moteurs électriques combinés. Une telle implantation permet également un changement rapide de la motorisation en cas de besoin. [0011] Avantageusement, le socle commun comprend un corps longiligne avec un évidement par moteur électrique, puis, par moteur électrique, une tête solidaire du corps longiligne et prenant la forme d'un logement cylindrique dans lequel s'emmanche le moteur électrique, et par moteur électrique, une bride solidaire du corps longiligne et qui enserre le moteur électrique. [0012] Avantageusement, la nacelle présente des orifices d'aération qui assurent l'entrée de 2 l'air extérieur dans la nacelle. [0013] Avantageusement, chaque arbre moteur est divisé en un premier arbre solidaire d'un rotor du moteur électrique et un deuxième arbre solidaire de l'engrenage, et les deux arbres sont reliés par un embrayage qui autorise l'entraînement en rotation que depuis le premier arbre. [0014] Selon un mode de réalisation particulier, le train épicycloïdal comporte en outre un châssis fixé à la structure, une couronne planétaire montée mobile en rotation par rapport au châssis et un planétaire monté mobile en rotation par rapport au châssis, chaque satellite est monté mobile en rotation par rapport au châssis, la couronne planétaire engrène avec les satellites, r arbre de sortie est solidaire de la couronne planétaire, et le planétaire engrène avec les satellites. [0015] Selon un autre mode de réalisation particulier, le train épicycloïdal comporte en outre un châssis fixé à la structure, une première couronne planétaire montée mobile en rotation par rapport au châssis, un premier planétaire monté mobile en rotation par rapport au châssis, une deuxième couronne planétaire montée mobile en rotation par rapport au châssis, un arbre intermédiaire solidaire de la première couronne planétaire, un deuxième planétaire solidaire de l'arbre intermédiaire et, des satellites complémentaires montés mobiles en rotation par rapport au châssis, chaque satellite est monté mobile en rotation par rapport au châssis, la première couronne planétaire engrène avec les satellites, le premier planétaire engrène avec les satellites, la deuxième couronne planétaire engrène avec les satellites complémentaires, le deuxième planétaire engrène avec les satellites complémentaires et l'arbre de sortie est solidaire de la deuxième couronne planétaire. [0016] L'invention propose également un aéronef comportant au moins une motorisation électrique selon l'une des variantes précédentes. Brève description des dessins [0017] Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, appa- raîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple dc réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : [0018] [fig.1] est une vue de côté d'un aéronef selon l'invention, [0019] [fig.2] est une représentation schématique en vue de côté d'une motorisation selon l'invention, [0020] [fig.3] est une vue en perspective d'une motorisation selon l'invention, [0021] [fig.4] est une représentation schématique d'une motorisation selon un mode de réa- lisation particulier de l'invention, et [0022] [fig.5] est une représentation schématique d'une motorisation selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention. 3 [0023] EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION [0024] Dans la description qui suit, les termes relatifs à une position sont pris en référence au sens d'avancement d'un aéronef matérialisé par la flèche AV de la Fig. 1. [0025] La Fig. 1 montre un aéronef 10 qui comporte un fuselage 12 de chaque côté duquel est fixée une aile 14 qui porte une motorisation électrique 100. [0026] Dans la description qui suit, et par convention, on appelle X l'axe longitudinal de la motorisation électrique 100 qui est parallèle à l'axe longitudinal de l'aéronef 10 et orienté positivement vers l'avant de l'aéronef 10, on appelle Y l'axe transversal qui est horizontal lorsque l'aéronef 10 est au sol, et Z l'axe vertical lorsque l'aéronef 10 est au sol, ces trois axes X, Y et Z étant orthogonaux entre eux. [0027] La Fig. 2 montre une motorisation électrique 100 qui comporte une nacelle 102 avec une structure sur laquelle sont fixés des capotages. [0028] La motorisation électrique 100 comporte également une hélice 104 installée à l'avant de la nacelle 102, et au moins trois moteurs électriques 106 (deux sont représentés sur la Fig. 2, le troisième étant caché) cylindriques et installés à l'intérieur de la nacelle 102. [0029] Les moteurs électriques 106 sont fixés sur un socle commun 108 qui est lui-même fixé à la structure, et chaque moteur électrique 106 présente un arbre moteur 110. [0030] La motorisation électrique 100 comporte également un train épicycloïdal 150 fixé à la structure à l'intérieur de la nacelle 102 et comportant un satellite par moteur électrique 106, où l'arbre moteur 110 dudit moteur électrique 106 entraîne en rotation ledit satellite. [0031] Le train épicycloïdal 150 comporte un arbre de sortie 152 sur lequel l'hélice 104 est fixée. [0032] Chaque moteur électrique 106 présente son axe moteur 110 parallèlement à l'axe lon- gitudinal X. De la même manière, l'arbre de sortie 152 est également parallèle à l'axe longitudinal X. [0033] La motorisation électrique 100 comporte également des éléments optionnels 112 comme par exemple un onduleur, des éléments de contrôle, des radiateurs... [0034] Chaque moteur électrique 106 est alimenté électriquement par une source d'énergie comme par exemple une batterie, un générateur électrique, qui peut être installée dans la nacelle 102 ou dans une autre partie de l'aéronef 10. [0035] Une telle motorisation permet de fournir une grande puissance mécanique du fait de la présence du train épicycloïdal et de la pluralité de moteurs électriques 106. En outre, le fait que les moteurs électriques 106 soient tous installés sur le socle commun 108 facilite la maintenance car en cas de besoin, il suffit de démonter le socle 108 avec les moteurs électriques 106 pour remplacer l'ensemble par des nouveaux éléments. [0036] La Fig. 3 montre un exemple d'un ensemble comportant le socle commun 108, trois moteurs électriques 106 et le train épicycloïdal 150 avec son arbre de sortie 152. [0037] Le socle commun 108 comprend ici un corps longiligne 304 avec un évidement 302 par moteur électrique 106, et, par moteur électrique 106, une tête 306 qui est solidaire du corps longiligne 304 et qui prend la forme d'un logement cylindrique dans lequel s'emmanche le moteur électrique 106. [0038] L'arbre moteur 110 traverse la tête 306 pour entraîner le satellite. [0039] La fixation du moteur électrique 106 est complétée par une bride 308 solidaire du corps longiligne 304 et qui enserre le moteur électrique 106. [0040] La mise en position du moteur électrique 106 consiste alors en la mise en place du moteur électrique 106 dans l'évidement 302, puis le glissement dudit moteur électrique 106 vers l'avant et enfin le serrage de la bride 308. [0041] Dans un autre mode de réalisation, le corps longiligne comprend un cylindre creux par moteur électrique 106 afin d'y loger ledit moteur électrique 106. Le maintien en position du moteur électrique 106 est assuré par un bouchon qui obture le cylindre creux. [0042] Dans cc mode de réalisation, la mise en position du moteur électrique 106 consiste uniquement en un glissement du moteur électrique 106 dans le cylindre creux et la mise en place du bouchon. [0043] Tl est possible de prévoir un nombre différent de moteurs électriques 106 en fonction de l'encombrement à l'intérieur de la nacelle 102. [0044] La fixation du socle commun 108 sur la structure peut prendre différentes formes comme par exemple une fixation par éléments de vissage. [0045] La Fig. 4 montre la motorisation électrique 100 avec un train épicycloïdal 450 selon un premier mode de réalisation. [0046] Pour chaque arbre moteur 110, le train épicycloïdal 450 comporte un satellite 155. [0047] Le train épicycloïdal 450 comporte un châssis 453 qui est fixé à la structure 122. [0048] Chaque satellite 155 est monté mobile en rotation par rapport au châssis 453 qui constitue le porte satellite et qui est fixe. [0049] Le train épicycloïdal 450 comporte également une couronne planétaire 454 qui est montée mobile en rotation par rapport au châssis 453 et qui engrène avec les satellites 155 sur l'extérieur desdits satellites 155. L'arbre de sortie 152 est solidaire de la couronne planétaire 454. [0050] Entre les satellites 155, le train épicycloïdal 450 comporte également un planétaire 456 qui est monté mobile en rotation pat- rapport au châssis 453 et qui engrène avec les satellites 155. [0051] Les axes de rotation de la couronne planétaire 454, des satellites 155 et du planétaire 456 sont tous parallèles à l'axe longitudinal X. [0052] Une telle implémentation permet de favoriser une intégration d'un plus grand nombre de petits moteurs électriques 106 et elle est préférable lorsqu'un petit rapport de vitesse est voulu. [0053] La Fig. 5 montre la motorisation électrique 100 avec un train épicycloïdal 550 selon un deuxième mode de réalisation. Le train épicycloïdal 550 comporte deux étages dont le premier est similaire au train épicycloïdal 450 de la Fig. 4. [0054] Pour chaque arbre moteur 110, le train épicycloïdal 550 comporte un satellite 155. [0055] Le train épicycloïdal 550 comporte un châssis 553 qui est fixé à la structure 122. [0056] Chaque satellite 155 est monté mobile en rotation par rapport au châssis 553 qui constitue le porte satellite et qui est fixe. [0057] Le train épicycloïdal 550 comporte également une première couronne planétaire 554a qui est montée mobile en rotation par rapport au châssis 553 et qui engrène avec les satellites 155 sur l'extérieur desdits satellites 155. [0058] Le train épicycloïdal 550 comporte également un arbre intermédiaire 552 solidaire de la première couronne planétaire 554a. [0059] Entre les satellites 155, le train épicycloïdal 550 comporte également un premier planétaire 556a qui est monté mobile en rotation par rapport au châssis 553 et qui engrène avec les satellites 155. [0060] Le train épicycloïdal 550 comporte également des satellites complémentaires 555 montés mobiles en rotation par rapport au châssis 553. [0061] Le train épicycloïdal 550 comporte également une deuxième couronne planétaire 554b qui est montée mobile en rotation par rapport au châssis 553 et qui engrène avec les satellites complémentaires 555 sur l'extérieur (lesdits satellites complémentaires 555. [0062] L'arbre de sortie 152 est solidaire de la deuxième couronne planétaire 554b. [0063] Entre les satellites complémentaires 555, le train épicycloïdal 550 comporte également un deuxième planétaire 556b qui est fixé à l'arbre intermédiaire 552. Le deuxième planétaire 556b est monté mobile en rotation par rapport au châssis 553 et engrène avec les satellites complémentaires 555. [0064] Les axes de rotation de la première couronne planétaire 554a, des satellites 155, du premier planétaire 556a, de la deuxième couronne planétaire 554b, des satellites complémentaires 555 et du deuxième planétaire 556b sont tous parallèles à l'axe longitudinal X. [0065] Une telle implémentation permet de réduire le diamètre du train épicycloïdal 550, de favoriser une intégration de moteurs électriques 106 avec un nombre de tours par minute plus important et elle est préférable lorsqu'un grand rapport de vitesse est voulu. [0066] Pour éviter que le rotor d'un moteur électrique 106 soit entraîné en rotation par son arbre moteur 110, chaque arbre moteur 110 est divisé en un premier arbre solidaire du 6 rotor et un deuxième arbre solidaire de l'engrenage 155, et les deux arbres sont reliés par un embrayage 160 qui autorise l'entraînement en rotation que depuis le premier arbre. C'est-à-dire que si le deuxième arbre tourne à une vitesse supérieure à la vitesse du premier arbre, celui-ci n'est pas entraîné en rotation par le premier arbre. [0067] Pour assurer le refroidissement des moteurs électriques 106 et des éléments op- tionnels 112, la nacelle 102 présente des orifices d'aération 120a-b qui assurent l'entrée de l'air extérieur dans la nacelle 102. 7 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] REVENDICATIONSMotorisation électrique (100) pour un aéronef (10), ladite motorisation électrique (100) comportant : - une nacelle (102) avec une structure (122), - une hélice (104) installée à l'avant de la nacelle (102), - un socle commun (108) fixé à la structure à l'intérieur de la nacelle (102), - au moins trois moteurs électriques (106) fixés au socle commun (108), où chaque moteur électrique (106) présente un arbre moteur (110), et - un train épicycloïdal (150, 450, 550) fixé à la structure et comportant un satellite (155) par moteur électrique (106), où l'arbre moteur (110) dudit moteur électrique (106) entraîne en rotation ledit satellite (155), où le train épicycloïdal (150, 450, 550) comporte un arbre de sortie (152) sur lequel l'hélice (104) est fixée. Motorisation électrique (100) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le socle commun (108) comprend un corps longiligne (304) avec un évidement (302) par moteur électrique (106), puis, par moteur électrique (106), une tête (306) solidaire du corps longiligne (304) et prenant la forme d'un logement cylindrique dans lequel s'emmanche le moteur électrique (106), et par moteur électrique (106), une bride (308) solidaire du corps longiligne (304) et qui enserre le moteur électrique (106). Motorisation électrique (100) selon tune des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la nacelle (102) présente des orifices d'aération (120a-b) qui assurent l'entrée de l'air extérieur dans la nacelle (102). Motorisation électrique (100) selon tune des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque arbre moteur (110) est divisé en un premier arbre solidaire d'un rotor du moteur électrique (106) et un deuxième arbre solidaire de l'engrenage (155), et en ce que les deux arbres sont reliés par un embrayage (160) qui autorise l'entraînement en rotation que depuis le premier arbre. Motorisation électrique (100) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le train épicycloïdal (450) comporte en outre un châssis (453) fixé à la structure (122), une couronne planétaire (454) montée mobile en rotation par rapport au châssis (453) et un planétaire (456) monté mobile en rotation par rapport au châssis (453), en ce que chaque satellite (155) est monté mobile en rotation par rapport 8 [Revendication 6] [Revendication 7] au châssis (453), en cc que la couronne planétaire (454) engrène avec les satellites (155), en cc que l'arbre dc sortie (152) est solidaire de la couronne planétaire (454), et en ce que le planétaire (456) engrène avec les satellites (155). Motorisation électrique (100) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le train épicycloïdal (550) comporte en outre un châssis (553) fixé à la structure (122), une première couronne planétaire (554a) montée mobile en rotation par rapport au châssis (553), un premier planétaire (556a) monté mobile en rotation par rapport au châssis (553), une deuxième couronne planétaire (554b) montée mobile en rotation par rapport au châssis (553), un arbre intermédiaire (552) solidaire de la première couronne planétaire (554a), un deuxième planétaire (556b) solidaire de l'arbre intermédiaire (552) et, des satellites complémentaires (555) montés mobiles en rotation par rapport au châssis (553), en cc que chaque satellite (155) est monté mobile en rotation par rapport au châssis (553), en ce que la première couronne planétaire (554a) engrène avec les satellites (155), en ce que le premier planétaire (556a) engrène avec les satellites (155), en ce que la deuxième couronne planétaire (554b) engrène avec les satellites complémentaires (555), en cc que le deuxième planétaire (5561)) engrène avec les satellites complémentaires (555) et en ce que l'arbre de sortie (152) est solidaire de la deuxième couronne planétaire (554b). Aéronef (10) comportant au moins une motorisation électrique (100) selon l'une des revendications précédentes.