Brevet FR3162726A1 — publié le 20251205

Système récepteur d’énergie électrique d’un dispositif de transfert d’énergie électrique par induction électromagnétique intégrant au moins un système de refroidissement L'invention a pour objet un système récepteur d’énergie électrique (40) d’un dispositif de transfert d’énergie électrique sans contact par induction électromagnétique, le système récepteur d’énergie électrique (40) comportant au moins un système de refroidissement (50) intégré dans au moins un de ses composants. L’invention a également pour objet un aéronef comportant au moins un tel système récepteur d’énergie électrique (40). Cette solution permet de réduire l’élévation de température lors du transfert d’énergie et de limiter l’impact sur la masse embarquée de l’aéronef en raison de l’ajout du système de refroidissement (50). Figure 4 Système récepteur d’énergie électrique d’un dispositif de transfert d’énergie électrique par induction électromagnétique intégrant au moins un système de refroidissement La présente demande se rapporte à un système récepteur d’énergie électrique d’un dispositif de transfert d’énergie électrique par induction électromagnétique intégrant au moins un système de refroidissement. Avant son décollage ou après son atterrissage, un aéronef se déplace au sol en roulant sur une voie de circulation d’une installation aéroportuaire entre sa zone de stationnement ainsi que la piste de décollage et d’atterrissage. Pour se déplacer au sol, l’aéronef utilise la poussée générée par ses ensembles de propulsion et/ou par son groupe auxiliaire de puissance dit APU (pour « Auxiliary Power Unit » en anglais). Cette solution n’est pas optimale car l’aéronef consomme de l’énergie sous forme de carburant stocké dans ses réservoirs pour se déplacer au sol, ce qui conduit à augmenter la consommation de carburant et la masse embarquée de l’aéronef. Le document EP4339096 propose une solution alternative, visible sur les figures 1 à 3, permettant de réduire la consommation de carburant de l’aéronef lors des déplacements au sol. Comme illustré sur la FIG. 1 , un aéronef 10 comprend un fuselage 12 qui s’étend entre une pointe avant 12.1 et une pointe arrière 12.2, des ailes 14 reliées au fuselage 12, un train d’atterrissage avant 16 relié au fuselage 12 et positionné au niveau ou à proximité de la pointe avant 12.1 ainsi que deux trains d’atterrissage principaux 18 reliés au fuselage 12 ou aux ailes 14. L’aéronef 10 comprend également au moins une motorisation électrique 20 configurée pour entraîner en rotation au moins une roue d’un des trains d’atterrissage 16, 18 ainsi qu’au moins un système récepteur d’énergie électrique 22 configuré pour alimenter la motorisation électrique 20. Comme illustré sur la FIG. 2 , une installation aéroportuaire 24 comprend au moins une zone de stationnement 24.1, au moins une piste de décollage et d’atterrissage 24.2 ainsi qu’au moins une voie de circulation 24.3 reliant la zone de stationnement 24.1 à la piste de décollage et d’atterrissage 24.2. L’installation aéroportuaire 24 comprend également au moins un système émetteur d’énergie électrique 26 situé au sol S, le long de la voie de circulation 24.3. En fonctionnement, les systèmes émetteur et récepteur d’énergie électrique 26, 22 forment un dispositif de transfert d’énergie électrique 28 permettant, lorsque l’aéronef 10 se déplace au sol, un transfert d’énergie électrique du système émetteur d’énergie électrique 26 vers le système récepteur d’énergie électrique 22. Comme illustré sur la FIG. 3 , le dispositif de transfert d’énergie électrique 28 est de type sans contact, le système émetteur d’énergie électrique 26 présent au sol S étant configuré pour générer un champ électromagnétique 30, le système récepteur d’énergie électrique 22 étant un système à induction électromagnétique configuré pour générer un courant électrique lorsqu’il est positionné dans le champ électromagnétique 30 généré par le système émetteur d’énergie électrique 26. Dans ce cas, le système récepteur d’énergie électrique 22 comprend au moins un enroulement 32 ainsi qu’au moins un système de redressement et de régulation 34 configuré pour redresser et réguler le courant généré par l’enroulement 32. Le système récepteur d’énergie électrique 22 comprend, en plus de l’enroulement 32, au moins un support 36 en matière plastique par exemple ainsi qu’au moins un élément ferromagnétique 38 comme en ferrite par exemple. Selon une configuration, chaque élément ferromagnétique 38 est une barre ou une plaque pleine. Le dispositif de transfert d’énergie électrique 28 est configuré pour assurer un transfert d’énergie présentant une puissance élevée de l’ordre d’une ou plusieurs centaine(s) de mégawatts. En fonctionnement, ce niveau d’énergie provoque une forte élévation de température qui peut endommager les composants du système récepteur d’énergie électrique 22. Pour limiter l’élévation de température, une première solution consiste à prévoir plusieurs dispositifs de transfert d’énergie électrique 28 afin de répartir la puissance transférée et réduire pour chacun d’eux l’élévation de température. Toutefois, cette solution n’est pas satisfaisante car elle conduit à augmenter la masse embarquée. Une deuxième solution consiste à associer au système de transfert d’énergie électrique un système de refroidissement spécifique, uniquement dédié au refroidissement, pour évacuer la chaleur générée lors du transfert d’énergie. Comme précédemment, cette solution n’est pas satisfaisante car elle conduit à augmenter la masse embarquée. La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur. L’invention a pour objet un système récepteur d’énergie électrique d’un dispositif de transfert d’énergie électrique sans contact par induction électromagnétique, le système récepteur d’énergie électrique comportant au moins un enroulement, au moins un support sur lequel est enroulé l’enroulement, au moins un élément ferromagnétique pour concentrer et/ou guider des lignes d’un champ magnétique ainsi qu’éventuellement au moins une plaque de blindage. Selon l’invention, le système récepteur d’énergie électrique comprend au moins un système de refroidissement intégré dans au moins un élément parmi l’élément ferromagnétique, le support et/ou la plaque de blindage. Le système de refroidissement permet de limiter l’élévation de température, ce qui contribue à réduire les risques d’endommagement des composants du système récepteur d’énergie électrique. De plus, le fait d’intégrer le système de refroidissement dans au moins un des composants du système récepteur d’énergie électrique permet de réduire l’impact sur la masse embarquée de l’aéronef. Selon une autre caractéristique, l’élément parmi l’élément ferromagnétique, le support et/ou la plaque de blindage intégrant le système de refroidissement comprend un corps qui présente au moins une face ainsi que des ailettes en saillie par rapport à la face, le corps et les ailettes formant une pièce d’un seul tenant. Selon une autre caractéristique, le système de refroidissement comprend au moins un conduit de fluide de refroidissement situé au moins partiellement dans l’élément parmi l’élément ferromagnétique, le support et/ou la plaque de blindage, au moins un système d’alimentation en fluide caloporteur relié à une première extrémité du conduit de fluide de refroidissement ainsi qu’au moins un système d’évacuation en fluide caloporteur relié à une deuxième extrémité du conduit de fluide de refroidissement. Selon une autre caractéristique, le système de refroidissement est intégré dans l’élément ferromagnétique. Selon une autre caractéristique, l’élément ferromagnétique comprend un corps qui comporte un profilé creux ainsi que des nervures délimitant des conduits de fluide de refroidissement. Selon une autre caractéristique, l’élément ferromagnétique comprend un corps en un matériau ferromagnétique ainsi qu’au moins un évidement, obtenu par un retrait de matière dans le corps de l’élément ferromagnétique, formant le conduit de fluide de refroidissement. Selon une autre caractéristique, l’élément ferromagnétique comprend un corps en matériau ferromagnétique ainsi qu’au moins un conduit de fluide de refroidissement obtenus par moulage. Selon une autre caractéristique, l’élément ferromagnétique comprend un corps comportant au moins un conduit de fluide de refroidissement ainsi qu’au moins une matière ferromagnétique rapportée autour du (ou des) conduit(s) de fluide de refroidissement. Selon une autre caractéristique, la matière ferromagnétique rapportée comporte au moins un ruban nanocristallin enroulé autour du (ou des) conduit(s) de fluide de refroidissement. L’invention a également pour objet un aéronef comportant au moins un système récepteur d’énergie électrique selon l’une des caractéristiques précédentes. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l’invention qui va suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés parmi lesquels : FIG. 1 est une vue latérale d’un aéronef équipé d’un élément récepteur d’énergie électrique illustrant un mode de réalisation de l’art antérieur, FIG. 2 est une vue de dessus d’une partie d’une installation aéroportuaire équipée d’éléments émetteurs d’énergie électrique illustrant un mode de réalisation de l’art antérieur, FIG. 3 est une représentation schématique d’un dispositif de transfert d’énergie électrique de type sans contact illustrant un mode de réalisation de l’art antérieur, FIG. 4 est une représentation schématique d’un système récepteur d’énergie électrique illustrant un mode de réalisation de l’invention, FIG. 5 est une représentation schématique d’une partie d’un système récepteur d’énergie électrique illustrant un mode de réalisation de l’invention, FIG. 6 est une représentation schématique d’une partie d’un système récepteur d’énergie électrique illustrant un autre mode de réalisation de l’invention, FIG. 7 est une représentation schématique d’une partie d’un système récepteur d’énergie électrique illustrant un autre mode de réalisation de l’invention. Selon un mode de réalisation visible sur la FIG. 4 , un système récepteur d’énergie électrique 40 comprend un boîtier 42 qui présente une face orientée vers un système émetteur d’énergie électrique d’un dispositif de transfert d’énergie électrique sans contact par induction électromagnétique. Ces derniers ne sont pas plus décrits car ils peuvent être identiques à ceux de l’art antérieur. Selon une application, un aéronef comprend au moins un système récepteur d’énergie électrique 40. Le système récepteur d’énergie électrique 40 comprend, à l’intérieur du boîtier 42, au moins un enroulement 44, également dit bobine réceptrice, ainsi qu’au moins un élément ferromagnétique 46 en ferrite par exemple. Selon une configuration, le système récepteur d’énergie électrique 40 comprend également au moins un support 47 sur lequel est enroulé l’enroulement 44 ainsi qu’au moins une plaque de blindage 48. Selon une particularité de l’invention, l’élément ferromagnétique 46 comprend au moins un système de refroidissement 50. Selon une configuration, l’élément ferromagnétique 46 comprend un corps 52, en forme de plaque par exemple, qui présente au moins une face F46, généralement des première et deuxième faces F46, F46’ opposées. A titre d’exemple, l’élément ferromagnétique 46 est en ferrite. Selon un mode de réalisation visible sur la FIG. 5 , l’élément ferromagnétique 46 comprend plusieurs ailettes 54 en saillie par rapport à la face F46. Selon un agencement, le corps 52 et les ailettes 54 forment une pièce d’un seul tenant. Selon un premier mode opératoire, les ailettes 54 sont obtenues par un ajout de matière, notamment par un procédé de fabrication additive par exemple. Selon un deuxième mode opératoire, les ailettes 54 sont obtenues par un retrait de matière, notamment par un procédé d’usinage par exemple. Ces ailettes 54 sont en contact avec un flux de fluide caloporteur et assurent un transfert d’énergie thermique entre l’élément ferromagnétique 46 et le fluide caloporteur. Ces ailettes 54 permettent d’augmenter la surface de contact entre l’élément ferromagnétique 46 et un fluide caloporteur, ce qui contribue à améliorer la dissipation de chaleur. Selon un mode de fonctionnement, le flux de fluide caloporteur en contact avec les ailettes 54 est un flux d’air forcé. Selon un autre mode de réalisation, les ailettes 54 sont solidaires du support 47 et/ou de la plaque de blindage 48. Selon un autre mode de réalisation visible sur la FIG. 6 , le système de refroidissement 50 comprend au moins un conduit de fluide de refroidissement 56 situé au moins partiellement dans le corps 52 de l’élément ferromagnétique 46, au moins un système d’alimentation en fluide caloporteur relié à une première extrémité du conduit de fluide de refroidissement 56 ainsi qu’au moins un système d’évacuation en fluide caloporteur relié à une deuxième extrémité du conduit de fluide de refroidissement 56. Selon une configuration, le système de refroidissement 50 comprend plusieurs conduits de fluide de refroidissement 56 situés au moins partiellement dans le corps 52. Les différents conduits de fluide de refroidissement 56 peuvent être reliés à un ou plusieurs système(s) d’alimentation en fluide caloporteur ainsi qu’à un ou plusieurs système(s) d’évacuation en fluide caloporteur. Selon une configuration, l’élément ferromagnétique 46 comprend un corps 52 en matériau ferromagnétique ainsi qu’au moins un évidement, obtenu par un retrait de matière dans le corps 52 de l’élément ferromagnétique 46 en ferrite, formant un conduit de fluide de refroidissement 56. Selon une autre configuration, l’élément ferromagnétique 46 comprend un corps 52 en matériau ferromagnétique ainsi qu’au moins un conduit de fluide de refroidissement 56 obtenus par moulage. Selon une autre configuration, le corps 52 est obtenu en rapportant de la matière autour du (ou des) conduit(s) de fluide de refroidissement 56. Selon cette configuration, le corps 52 comprend au moins un conduit de fluide de refroidissement 56 ainsi qu’au moins une matière ferromagnétique rapportée autour du (ou des) conduit(s) de fluide de refroidissement 56, comme au moins un ruban nanocristallin enroulé autour du (ou des) conduit(s)de fluide de refroidissement 56. Selon une autre configuration visible sur la FIG. 7 , le corps 52 comporte un profilé creux 58 ainsi que des nervures 60 délimitant des conduits de fluide de refroidissement 62. Les nervures 60 et/ou les conduits de fluide de refroidissement 62 sont configurés pour favoriser les échanges thermiques entre le corps 52 et un fluide caloporteur circulant dans les conduits de fluide de refroidissement 62. Selon un agencement, le profilé creux 58 présente une section constante. Comme dans le cas de conduits de fluide de refroidissement 56 visibles sur la FIG. 6 , le système de refroidissement 50 comprend, en plus des conduits de fluide de refroidissement 62 situés dans le corps 52 de l’élément ferromagnétique 46, au moins un système d’alimentation en fluide caloporteur relié à une première extrémité des conduits de fluide de refroidissement 62 ainsi qu’au moins un système d’évacuation en fluide caloporteur relié à une deuxième extrémité des conduits de fluide de refroidissement 62. Le fluide circulant dans le (ou les) conduit(s) de fluide de refroidissement peut être un liquide caloporteur ou un gaz. Selon un autre mode de réalisation, le support 47 pourrait être en matière plastique et comprendre un profilé creux ainsi que des nervures délimitant des conduits de fluide de refroidissement, comme illustré sur la FIG. 7 , ou au moins un conduit de fluide de refroidissement, comme illustré sur la FIG. 6 . Quel que soit le mode de réalisation, au moins un élément parmi l’élément ferromagnétique 46, le support 47 et/ou la plaque de blindage 48 comprend au moins un système de refroidissement 50 comme au moins un conduit de fluide de refroidissement 56, 62 et/ou des ailettes 54. Un même élément parmi l’élément ferromagnétique 46, le support 47 et/ou la plaque de blindage 48 peut comprendre un ou plusieurs système(s) de refroidissement 50 de même nature ou de natures différentes. Ainsi, cet élément peut comprendre des ailettes 54 et un conduit de fluide de refroidissement 56, 62. Le système de refroidissement 50 permet d’évacuer la chaleur produite lors du transfert d’énergie électrique et limite l’élévation de température. Le fait que le système de refroidissement 50 soit intégré dans un des éléments du système récepteur d’énergie électrique 40 configuré pour supporter un enroulement 44 comme un support 47, concentrer et/ou guider des lignes d’un champ magnétique comme un élément ferromagnétique 46 ou limiter la propagation du champ électromagnétique comme la plaque de blindage 48 permet de mutualiser les fonctions et de limiter l’impact du système de refroidissement 50 sur la masse embarquée de l’aéronef. Système récepteur d’énergie électrique (40) d’un dispositif de transfert d’énergie électrique sans contact par induction électromagnétique, le système récepteur d’énergie électrique (40) comportant au moins un enroulement (44), au moins un support (47) sur lequel est enroulé l’enroulement (44), au moins un élément ferromagnétique (46) pour concentrer et/ou guider des lignes d’un champ magnétique ainsi qu’éventuellement au moins une plaque de blindage (48) ; caractérisé en ce que le système récepteur d’énergie électrique (40) comprend au moins un système de refroidissement (50) intégré dans au moins un élément parmi l’élément ferromagnétique (46), le support (47) et/ou la plaque de blindage (48). Système récepteur d’énergie électrique (40) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’élément parmi l’élément ferromagnétique (46), le support (47) et/ou la plaque de blindage (48) intégrant le système de refroidissement (50) comprend un corps (52) qui présente au moins une face (F46) ainsi que des ailettes (54) en saillie par rapport à la face (F46), le corps (52) et les ailettes (54) formant une pièce d’un seul tenant. Système récepteur d’énergie électrique (40) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de refroidissement (50) comprend au moins un conduit de fluide de refroidissement (56, 62) situé au moins partiellement dans l’élément parmi l’élément ferromagnétique (46), le support (47) et/ou la plaque de blindage (48), au moins un système d’alimentation en fluide caloporteur relié à une première extrémité du conduit de fluide de refroidissement (56, 62) ainsi qu’au moins un système d’évacuation en fluide caloporteur relié à une deuxième extrémité du conduit de fluide de refroidissement (56, 62). Système récepteur d’énergie électrique (40) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de refroidissement (50) est intégré dans l’élément ferromagnétique (46). Système récepteur d’énergie électrique (40) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’élément ferromagnétique (46) comprend un corps (52) qui comporte un profilé creux (58) ainsi que des nervures (60) délimitant des conduits de fluide de refroidissement (62). Système récepteur d’énergie électrique (40) selon l’une des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que l’élément ferromagnétique (46) comprend un corps (52) en un matériau ferromagnétique ainsi qu’au moins un évidement, obtenu par un retrait de matière dans le corps (52) de l’élément ferromagnétique (46), formant le conduit de fluide de refroidissement (56). Système récepteur d’énergie électrique (40) selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l’élément ferromagnétique (46) comprend un corps (52) en matériau ferromagnétique ainsi qu’au moins un conduit de fluide de refroidissement (56) obtenus par moulage. Système récepteur d’énergie électrique (40) selon l’une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que l’élément ferromagnétique (46) comprend un corps (52) comportant au moins un conduit de fluide de refroidissement (56) ainsi qu’au moins une matière ferromagnétique rapportée autour du (ou des) conduit(s) de fluide de refroidissement (56). Système récepteur d’énergie électrique (40) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la matière ferromagnétique rapportée comporte au moins un ruban nanocristallin enroulé autour du (ou des) conduit(s) de fluide de refroidissement (56). Aéronef comportant au moins un système récepteur d’énergie électrique selon l’une des revendications précédentes.