Brevet FR3123688A1 — publié le 20221209

L’invention concerne une turbomachine comprenant un corps rotatif comportant un arbre moteur délivrant une puissance mécanique, et au moins une pompe à entrainement magnétique comprenant au moins : - un stator (110) délimitant un volume interne annulaire et comportant un premier et un second flasques (1110, 1120), - un rotor (120) agencé dans le volume interne entre les premier et second flasques et apte à entraîner un fluide, le rotor étant mobile en rotation autour d’un axe de rotation (A), - une paire d’aimants (1241, 1242) de polarités opposées agencée sur le rotor de manière coaxiale avec l’axe de rotation, - un aimant (1116) agencé sur le premier flasque (1110) pour coopérer avec un des aimants de la paire d’aimants, - un moyen d’entrainement magnétique (130) du rotor en rotation agencé sur le second flasque (1120). Figure pour l'abrégé : Figure 2 TURBOMACHINE ÉQUIPÉE D’UNE POMPE À ENTRAINEMENT MAGNÉTIQUE La présente invention concerne le domaine des turbomachines du type comprenant un corps rotatif comprenant un arbre moteur délivrant une puissance mécanique et au moins une pompe à entrainement magnétique. L'invention s'applique à tout type de turbomachines, en particulier celles utilisées dans les aéronefs comme les turboréacteurs, turbopropulseurs, et turbomachines à soufflantes non carénées, aussi connues sous le vocable anglo-saxon de « Open Rotor ». Une turbomachine conventionnelle comporte de manière connue un ou plusieurs corps rotatifs. Chaque corps rotatif comprend un compresseur, une turbine et un arbre moteur reliant la turbine au compresseur pour entraîner le compresseur en rotation. Une partie de la puissance générée par la turbomachine est utilisée pour entraîner différents accessoires (ou machines auxiliaires), nécessaires au fonctionnement du turboréacteur ou de l'aéronef, tels que par exemple une pompe de lubrification ou une pompe à carburant. A cet effet, la turbomachine comprend généralement une boîte d'engrenage d'accessoires (également connue « Accessory Gear Box » en anglais) reliant l’arbre moteur aux pompes. Lorsque l'arbre moteur est entraîné en rotation, la boîte d'engrenage d'accessoires transmet le mouvement de rotation aux différents accessoires. En d’autres termes, l’énergie mécanique produite par l’arbre moteur est transmise aux pompes par la boîte d’engrenage d’accessoires. Cette solution technique présente toutefois les inconvénients suivants : - une partie de la puissance mécanique délivrée par le corps rotatif est prélevée pour entraîner la ou les pompes, - la vitesse de rotation de la ou des pompes est dépendante de la vitesse de rotation de l’arbre moteur, la ou les pompes ne pouvant alors pas être pilotées selon un régime moteur indépendant, - la liaison mécanique entre l’arbre moteur et la ou les pompes nécessite des étanchéités dynamiques qui sont difficiles à réaliser et s’usent au cours du temps, - la ou les pompes comportent un arbre de rotation supporté par des paliers mécaniques soumis aux usures mécaniques liées aux frottements qui diminuent fortement le rendement de la ou des pompes. - la liaison mécanique entre l’arbre moteur et la ou les pompes requiert de placer la ou les pompes au voisinage de la boîte d’engrenage d’accessoires, ce qui limite grandement les possibilités d’implantation de la ou des pompes dans une turbomachine et la soumet à des contraintes thermiques. La présente invention a pour but de remédier à au moins une partie de ces inconvénients et de proposer une turbomachine comportant une pompe découplée mécaniquement de l’arbre moteur et dans laquelle les contacts physiques entre le rotor de la pompe et le reste de la pompe sont éliminés. À cet effet, l’invention concerne une turbomachine comprenant un corps rotatif comportant un arbre moteur délivrant une puissance mécanique, et au moins une pompe à entrainement magnétique comprenant au moins : - un stator délimitant un volume interne annulaire et comportant un premier et un second flasques, - un rotor agencé dans le volume interne entre les premier et second flasques et apte à entraîner un fluide, le rotor étant mobile en rotation autour d’un axe de rotation, - une paire d’aimants de polarités opposées agencée sur le rotor de manière coaxiale avec l’axe de rotation, - un aimant agencé sur le premier flasque pour coopérer avec un des aimants de la paire d’aimants du rotor, - un moyen d’entrainement magnétique du rotor en rotation distant du rotor par le second flasque, le second flasque étant amagnétique. La turbomachine selon l’invention est ainsi équipée d’une ou plusieurs pompes qui peuvent soit être découplées mécaniquement de l’arbre moteur et alors pilotables indépendamment du régime moteur, soit couplées magnétiquement à l’arbre moteur. Il est ainsi possible d’avoir une plus grande liberté sur le choix de la vitesse de rotation de la pompe et sur les possibilités d’implantation de la ou les pompes dans la turbomachine. En effet, la pompe est entrainée en rotation par un entrainement magnétique au lieu d’un arbre mécanique. En outre, les paliers mécaniques de l’art antérieur sont remplacés par un palier « magnétique » formé par les aimants agencés sur le rotor et le stator coaxialement avec l’axe de rotation du rotor, éliminant ainsi les contacts physiques entre le rotor et le reste de la pompe. Ainsi, les aimants de la pompe permettent à la fois de réaliser l’entraînement en rotation du rotor de la pompe et de réaliser un calage du rotor dans la pompe axial magnétiquement et radial par le champ magnétique. Selon une caractéristique particulière de l’invention, le moyen d’entraînement magnétique comporte un arbre couplé mécaniquement avec l’arbre moteur du corps rotatif de la turbomachine ou avec l’arbre moteur d’une machine électrique et un couple d’aimants de polarités opposées agencée de manière coaxiale avec l’axe de rotation et solidaire de l’arbre, et le second flasque comporte un palier logeant ledit couple d’aimants du moyen d’entraînement magnétique. Le rotor de la pompe peut ainsi être entrainé par le moyen d’entraînement de la même manière que dans un coupleur magnétique par la rotation de l’arbre externe sans contact entre eux par un accouplement à flux axial entre les aimants du rotor et les aimants du moyen d’entrainement. Avantageusement, les aimants de la paire d’aimants agencée sur le rotor, l’aimant agencé sur le premier flasque et les aimants du moyen d’entraînement magnétique sont des aimants permanents. Selon une caractéristique particulière de l’invention, les aimants de la paire d’aimants agencée sur le rotor, l’aimant agencé sur le premier flasque et les aimants du moyen d’entraînement magnétique forment une rangée d’aimants de polarités alternées. De préférence, la ou les pompes à entrainement magnétique sont du type à anneau liquide, à canal latéral ou gérotor. Selon une autre caractéristique particulière, au moins une des pompes est agencée et configurée pour alimenter la turbomachine en carburant ou en lubrifiant ou réaliser un transfert de carburant entre des compartiments d’un réservoir d’une turbomachine ou réaliser la mise en pression d’un compresseur air ou pour être utilisée dans un système de dégivrage sans prélèvement. L’invention a encore pour objet un aéronef comprenant au moins un turbopropulseur ou un turboréacteur comprenant une turbomachine selon l’invention. La présente invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d’un exemple non limitatif qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels : La est une vue schématique en perspective éclatée d’une pompe électromagnétique conformément à un mode de réalisation de l’invention, La est une vue schématique en coupe selon l’axe longitudinal de la pompe électromagnétique de la , et La est une représentation schématique d’une turbomachine selon l’invention. Les éléments ayant les mêmes fonctions dans les différentes mises en œuvre ont les mêmes références dans les figures. Turbomachine comprenant un corps rotatif comportant un arbre moteur délivrant une puissance mécanique, et au moins une pompe à entrainement magnétique comprenant au moins : - un stator (110) délimitant un volume interne annulaire et comportant un premier et un second flasques (1110, 1120), - un rotor (120) agencé dans le volume interne entre les premier et second flasques et apte à entraîner un fluide, le rotor étant mobile en rotation autour d’un axe de rotation (A), - une paire d’aimants (1241, 1242) de polarités opposées agencée sur le rotor de manière coaxiale avec l’axe de rotation, - un aimant (1116) agencé sur le premier flasque (1110) pour coopérer avec un des aimants de la paire d’aimants du rotor, - un moyen d’entrainement magnétique (130) du rotor en rotation agencé sur le second flasque (1120), le second flasque étant amagnétique. Turbomachine selon la revendication 1, dans laquelle le moyen d’entraînement magnétique (130) comporte un arbre (131) couplé mécaniquement avec l’arbre moteur du corps rotatif de la turbomachine et un couple d’aimants (1321, 1322) de polarités opposées agencée de manière coaxiale avec l’axe de rotation (A) et solidaire de l’arbre (131), et le second flasque comporte un palier (133) logeant ledit couple d’aimants du moyen d’entraînement magnétique. Turbomachine selon la revendication 2, dans laquelle les aimants (1241, 1242) de la paire d’aimants agencée sur le rotor, l’aimant (1116) agencé sur le premier flasque et les aimants (1321, 1322) du moyen d’entraînement magnétique sont des aimants permanents. Turbomachine selon l’une des revendications 2 à 4, dans laquelle les aimants (1241, 1242) de la paire d’aimants agencée sur le rotor, l’aimant (1116) agencé sur le premier flasque et les aimants (1321, 1322) du moyen d’entraînement magnétique forment une rangée d’aimants de polarités alternées. Turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la pompe à entrainement magnétique est du type à anneau liquide, à canal latéral, gérotor, centrifuge ou volumétrique à engrenages. Turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle au moins une des pompes est agencée pour alimenter la turbomachine en carburant ou en lubrifiant. Aéronef comportant au moins une turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes.