Brevet FR3123694A1 — publié le 20221209

L’invention concerne une pompe électromagnétique (100) pour turbomachine comprenant un corps rotatif comportant un arbre moteur, la pompe étant découplée mécaniquement de l’arbre moteur et comprenant au moins : un stator (110) délimitant un volume interne annulaire, un rotor (120) agencé dans le volume interne et apte à entraîner un fluide, une pluralité d’aimants (130) répartis de manière annulaire sur le rotor, une pluralité de bobines (140) réparties de manière annulaire à l’intérieur du stator, les bobines étant agencées en vis-à-vis de la pluralité d’aimants (130), une paire d’aimants (1241, 1242) de polarités opposées agencée sur le rotor, et dans laquelle le stator comporte deux aimants (1116, 1126) (A) chacun adapté pour coopérer avec un des aimants de la paire d’aimants, la paire d’aimants et les aimants des flasques sont chacun agencés de manière coaxiale avec l’axe de rotation (A) du rotor. Figure pour l'abrégé : Figure 2 POMPE ELECTROMAGNÉTIQUE POUR TURBOMACHINE La présente invention concerne le domaine des turbomachines du type comprenant un corps rotatif comprenant un arbre moteur délivrant une puissance mécanique. L’invention concerne une pompe électromagnétique pour une telle turbomachine. 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 ces inconvénients et de proposer une pompe électromagnétique 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 pompe électromagnétique pour turbomachine comprenant un corps rotatif comportant un arbre moteur délivrant une puissance mécanique, la pompe étant découplée mécaniquement de l’arbre moteur et comprenant au moins : - un stator délimitant un volume interne annulaire et comportant deux flasques, - un rotor agencé dans le volume interne entre les deux flasques et apte à entraîner un fluide, le rotor étant mobile en rotation autour d’un axe de rotation, - une pluralité d’aimants répartis de manière annulaire sur le rotor, - une pluralité de bobines réparties de manière annulaire à l’intérieur du stator, les bobines de la pluralité de bobines étant agencées en vis-à-vis des aimants de la pluralité d’aimants, - une paire d’aimants de polarités opposées agencée sur le rotor de manière coaxiale avec l’axe de rotation, et dans laquelle les flasques comportent chacun un aimant agencé de manière coaxiale avec l’axe de rotation et adapté pour coopérer avec un des aimants de la paire d’aimants. Une telle pompe équipant une turbomachine est ainsi découplée mécaniquement de l’arbre moteur de la turbomachine et peut avantageusement être pilotée indépendamment du régime 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 à flux radial 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 tant axial que radial magnétiquement. Avantageusement, les aimants de la paire d’aimants agencée sur le rotor et les aimants des flasques sont des aimants permanents. Ainsi, les aimants ont la double fonction de garantir un guidage en rotation de manière passive et un entrainement en rotation du rotor par la coopération des bobines électriques et des aimants répartis annulairement sur le rotor de la même manière que pour un moteur. L’invention s’applique notamment, mais pas exclusivement, aux pompes du type à anneau liquide, à canal latéral ou régénérative et gérotor. Selon un mode de réalisation, les bobines de la pluralité de bobines sont agencées en vis-à-vis des aimants de la pluralité d’aimants suivant une direction radiale permettant d’optimiser grandement l’encombrement axial de la pompe. Un telle pompe est avantageusement très compacte. De préférence, le rotor comprend une roue munie d’une pluralité d’aubes, les aimants de la pluralité d’aimants sont maintenus au niveau des extrémités radialement externes des aubes de la roue. Selon un autre mode de réalisation, les bobines de la pluralité de bobines étant en vis-à-vis des aimants suivant une direction axiale permettant d’optimiser grandement l’encombrement radial de la pompe. Un telle pompe est également avantageusement très compacte. De préférence, les aimants de la pluralité d’aimants sont maintenus au niveau de la périphérie externe de la roue d’aubes du rotor. L’invention a encore pour objet une turbomachine comprenant un corps rotatif comportant un arbre moteur délivrant une puissance mécanique, et au moins une pompe électromagnétique selon l’invention. Selon une autre caractéristique particulière, au moins une des pompes est agencée et configurée pour alimenter la turbomachine en carburant ou en lubrifiant. 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 , La est une vue schématique en perspective d’une partie de la pompe électromagnétique des figures 1 et 2, La est une vue schématique en perspective éclatée d’une pompe électromagnétique conformément à un autre mode de réalisation de l’invention, 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. Pompe électromagnétique (100) pour turbomachine comprenant un corps rotatif comportant un arbre moteur délivrant une puissance mécanique, la pompe étant découplée mécaniquement de l’arbre moteur et comprenant au moins : - un stator (110) délimitant un volume interne annulaire et comportant deux flasques (1110, 1120), - un rotor (120) agencé dans le volume interne entre les deux flasques et apte à entraîner un fluide, le rotor étant mobile en rotation autour d’un axe de rotation (A), - une pluralité d’aimants (130) répartis de manière annulaire sur le rotor, - une pluralité de bobines (140) réparties de manière annulaire à l’intérieur du stator, les bobines de la pluralité de bobines (140) étant agencées en vis-à-vis des aimants de la pluralité d’aimants (130), - une paire d’aimants (1241, 1242) de polarités opposées agencée sur le rotor de manière coaxiale avec l’axe de rotation, et dans laquelle les flasques comportent chacun un aimant (1116, 1126) agencé de manière coaxiale avec l’axe de rotation (A) et adapté pour coopérer avec un des aimants (1241, 1242) de la paire d’aimants. Pompe électromagnétique selon la revendication 1, dans laquelle les aimants (1241, 1242) de la paire d’aimants agencée sur le rotor et les aimants (1116, 1126) des flasques sont des aimants permanents. Pompe électromagnétique selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle les bobines (130) de la pluralité de bobines sont agencées en vis-à-vis des aimants (140) de la pluralité d’aimants suivant une direction radiale (D R ). Pompe électromagnétique selon la revendication 3, dans laquelle le rotor (120) comprend une roue (121) munie d’une pluralité d’aubes (122), les aimants (130) de la pluralité d’aimants étant maintenus au niveau des extrémités radialement externes des aubes de la roue. Pompe électromagnétique selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle les bobines (240) de la pluralité de bobines sont agencées en vis-à-vis des aimants (230) de la pluralité d’aimants suivant une direction axiale (D A ). Pompe électromagnétique selon la revendication 5, dans laquelle le rotor (220) comprend une roue (221) munie d’une pluralité d’aubes (222), les aimants (230) de la pluralité d’aimants étant maintenus au niveau de la périphérie externe de la roue. Pompe électromagnétique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle la pompe est du type à anneau liquide, à canal latéral, gérotor ou centrifuge. Turbomachine comprenant un corps rotatif comportant un arbre moteur délivrant une puissance mécanique, et au moins une pompe électromagnétique selon l’une quelconque des revendications précédentes. Turbomachine selon la revendication 8, 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 des revendications 8 ou 9.