Brevet FR3162558A1 — publié le 20251128

La présente divulgation concerne un élément ferromagnétique destiné à être compris dans un élément récepteur d’énergie électrique configuré pour coopérer avec un élément émetteur d’énergie électrique de sorte que l’élément récepteur d'énergie électrique et l'élément émetteur d'énergie électrique forment un système de transfert d'énergie électrique conçu pour permettre un transfert d'énergie électrique sous forme d’un champ magnétique depuis l'élément émetteur d'énergie électrique vers l’élément récepteur d'énergie électrique, dans lequel au moins une caractéristique relative à au moins un matériau constitutif dudit élément ferromagnétique est dépendante, en chaque zone dudit élément ferromagnétique, d’un niveau du champ magnétique attendu en cette zone. Un tel élément ferromagnétique ne comprend de la matière qu’à l’endroit nécessaire ce qui permet de réduire sa masse et donc la masse totale de l’élément récepteur d’énergie électrique, sans perturber le champ magnétique induit. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 3A ÉLÉMENT FERROMAGNÉTIQUE POUR ÉLÉMENT RÉCEPTEUR D’ÉNERGIE D’UN SYSTÈME DE TRANSFERT D’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE SANS FIL. Le domaine de la présente divulgation concerne la transmission d’énergie électrique sans fil (« Wireless Power Transfer » en anglais) à l’aide d’un système de transfert d’énergie électrique sans fil. Plus particulièrement, la présente divulgation concerne un élément ferromagnétique d’un élément récepteur d’énergie électrique du système de transfert d’énergie électrique sans fil. Cet élément récepteur d’énergie étant embarqué dans un véhicule, notamment un aéronef. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Dans un souci de réduction des émissions de CO 2 et des nuisances sonores dans les zones aéroportuaires, des moteurs électriques peuvent être placés au niveau des trains d’atterrissages d’un aéronef (par exemple : train d’atterrissage du nez de l’aéronef ou « nose landing gear » en anglais, et train d’atterrissage principal ou « main landing gear » en anglais), afin d’effectuer l’ensemble des phases opérationnelles ayant lieu sur les voies de roulage (« taxiway » en anglais) des aéronefs en mode électrique. Afin d’alimenter les batteries de ces moteurs électriques, il a été développé des systèmes de transfert d’énergie électrique sans fil. La FIG. 1 illustre schématiquement une vue de face d’un exemple de système de transfert d’énergie électrique sans fil. Ce système de transfert d’énergie électrique sans fil 100 comprend : un élément récepteur d’énergie électrique ER embarqué dans l’aéronef, et un élément émetteur d’énergie électrique EE intégré dans le sol des voies de roulage. L’élément émetteur d’énergie électrique EE est configuré pour transférer une puissance électrique sous forme d’un champ magnétique vers l’élément récepteur d’énergie électrique ER lorsque ce dernier est positionné en regard dudit élément émetteur d’énergie électrique EE. L’élément récepteur d’énergie électrique ER convertit ensuite la puissance électrique reçue depuis l’élément émetteur d’énergie électrique EE et transmet cette puissance électrique convertie vers les batteries alimentant les moteurs électriques (non représentés sur la FIG. 1 ). L’élément émetteur d’énergie électrique EE et l’élément récepteur d’énergie électrique ER comprennent plusieurs composants tels que : une enveloppe 101R, 101E dans laquelle sont insérées des bobines (« coils » en anglais) 102R, 102E, un élément ferromagnétique 103R, 103E et une plaque en aluminium 104R, 104E ayant une fonction de blindage électrique. Cet élément ferromagnétique 103R est utilisé afin que le champ magnétique généré par l’élément émetteur d’énergie électrique EE puisse se refermer autour des bobines (« coils » en anglais) 102R de l’élément récepteur d’énergie électrique ER. Il est ainsi possible de contraindre le champ magnétique généré par l’élément émetteur d’énergie électrique EE et de limiter les pertes d’énergie magnétique. Cet élément ferromagnétique 103R est généralement composé de ferrites, par exemple sous la forme de tuiles parallélépipédiques juxtaposées les unes aux autres. Les ferrites ont une densité massique élevée qui représente environ un tiers de la masse totale de l’élément récepteur d’énergie électrique ER embarqué dans l’aéronef. En outre, après modélisation du champ magnétique au niveau de l’élément ferromagnétique 103R de l’élément récepteur d’énergie électrique ER, il peut être observé que l’utilisation des ferrites n’est pas optimisée car les niveaux du champ magnétique sont inhomogènes, voire nuls dans certaines zones de l’élément ferromagnétique 103R. Il est alors souhaitable de pallier ces inconvénients de l’état de la technique. Il est notamment souhaitable de fournir une solution qui permette de réduire le poids de l’élément récepteur d’énergie électrique sans perturber le champ magnétique induit circulant dans cet élément récepteur d’énergie électrique. Il est proposé ici un élément ferromagnétique destiné à être compris dans un élément récepteur d’énergie électrique configuré pour coopérer avec un élément émetteur d’énergie électrique de sorte que l’élément récepteur d'énergie électrique et l'élément émetteur d'énergie électrique forment un système de transfert d'énergie électrique conçu pour permettre un transfert d'énergie électrique sous forme d’un champ magnétique depuis l'élément émetteur d'énergie électrique vers l’élément récepteur d'énergie électrique. L’élément ferromagnétique est caractérisé en ce qu’au moins une caractéristique relative à au moins un matériau constitutif dudit élément ferromagnétique est dépendante, en chaque zone dudit élément ferromagnétique, d’un niveau du champ magnétique attendu en cette zone. Avantageusement, un tel élément ferromagnétique ne comprend de la matière qu’au endroit nécessaire ce qui permet de réduire sa masse et donc la masse totale de l’élément récepteur d’énergie électrique, sans perturber le champ magnétique induit. Selon un mode de réalisation, ladite au moins une caractéristique relative audit au moins un matériau est une quantité dudit au moins un matériau dans ladite zone en question. Selon un mode de réalisation, la quantité dudit au moins un matériau en une première zone dudit élément ferromagnétique est plus élevée qu’en une deuxième zone lorsqu’en cette première zone le niveau de champ magnétique est plus élevé qu’en la deuxième zone. Selon un mode de réalisation, ladite au moins une caractéristique relative audit au moins un matériau est une perméabilité magnétique dudit au moins matériau dans ladite zone en question. Selon un mode de réalisation, ladite perméabilité magnétique dudit au moins matériau en une première zone est plus faible qu’en une deuxième zone lorsqu’en cette première zone le niveau de champ magnétique est plus élevé qu’en la deuxième zone. Il est également proposé ici un élément récepteur d’énergie électrique configuré pour coopérer avec un élément émetteur d’énergie électrique de sorte que l’élément récepteur d'énergie électrique et l'élément émetteur d'énergie électrique forment un système de transfert d'énergie électrique conçu pour permettre un transfert d'énergie électrique sous forme d’un champ magnétique depuis l'élément émetteur d'énergie électrique vers l’élément récepteur d'énergie électrique. Cet élément récepteur d’énergie électrique comprenant un élément ferromagnétique tel que décrit précédemment. Il est également proposé ici un aéronef comprenant un élément récepteur d’énergie électrique tel que décrit précédemment. Il est également proposé ici un système de transfert d'énergie électrique destiné à alimenter une alimentation d’équipements d’un aéronef tel que décrit précédemment. Ce système comprenant un élément récepteur d’énergie électrique tel que décrit précédemment, embarqué dans l’aéronef ainsi que, au sol, un élément émetteur d’énergie électrique. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'au moins un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : FIG. 1 illustre schématiquement une vue de face d’un exemple de système de transfert d’énergie électrique sans fil ; FIG. 2 et FIG. 2 illustrent schématiquement une vue en perspective, respectivement une vue de face, des niveaux de champ magnétique induit circulant dans l’élément ferromagnétique d’un élément récepteur d’énergie selon l’art antérieur ; FIG. 3 , FIG. 3 et FIG. 3 illustrent schématiquement, respectivement, une vue en perspective, une vue du dessus et une vue de face, d’un élément ferromagnétique d’un élément récepteur d’énergie, selon un mode de réalisation ; FIG. 4 , FIG. 4 , FIG. 4 et FIG. 4 illustrent schématiquement, respectivement, une vue en perspective, une vue en coupe, une vue de dessus et une vue de côté, d’un élément ferromagnétique, selon un mode de réalisation. EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION Les FIG. 2 et FIG. 2 illustrent schématiquement une vue en perspective, respectivement une vue de face, des niveaux du champ magnétique induit attendu dans un élément ferromagnétique 103R, classique (par exemple tel que présenté en lien avec la FIG. 1 ) d’un élément récepteur d’énergie électrique ER embarqué dans un véhicule, comme un aéronef. Comme décrit précédemment, les niveaux du champ magnétique induit dans l’élément ferromagnétique 103R sont inhomogènes. Dans un plan xy , les zones de l’élément ferromagnétique 103R dans lesquelles le champ magnétique est élevé (i.e., entre 30.8 et 37 mTesla), notées F1, F2, se trouvent notamment dans une zone débutant à une première distance, notée d1, des côtés de l’élément ferromagnétique 103R et se terminant à une deuxième distance, notée d2, du centre de l’élément ferromagnétique 103R. Les zones de l’élément ferromagnétique 103R dans lesquelles le niveau de champ magnétique induit est faible (i.e., entre 6 et 12.2 mTesla), notées N1, N2, N3, N4, N5, se trouvent notamment autour d’une partie centrale des côtés de l’élément ferromagnétique 103R, ainsi qu’autour du centre même de l’élément ferromagnétique 103R. Dans un plan zy (voir FIG. 2 ), les zones de l’élément ferromagnétique 103R dans lesquelles le niveau de champ magnétique est élevé (F1 et F2) se trouvent dans une partie inférieure de l’élément ferromagnétique 103R, c’est-à-dire en contact avec une face inférieure de l’élément ferromagnétique 103R qui est en contact avec les bobines 102R. Les zones à champ magnétique faible N1, N2 et N4 se trouvent dans une partie supérieure de l’élément ferromagnétique 103R, c’est-à-dire en contact avec une face supérieure de l’élément ferromagnétique 103R qui n’est pas en contact avec les bobines 102R. Selon un mode de réalisation, afin de réduire la masse totale de l’élément récepteur d’énergie électrique ER, une ou plusieurs caractéristiques relatives à un ou plusieurs matériaux constitutifs de l’élément ferromagnétique 103R (aussi appelées par la suite caractéristiques de matériaux), sont adaptées aux variations de niveau du champ magnétique induit attendu dans l’élément ferromagnétique 103R. Plus particulièrement, des caractéristiques de matériaux comme, par exemple : la quantité de matière en chaque zone de l’élément ferromagnétique (i.e., forme et topologie de l’élément ferromagnétique), et/ou la perméabilité magnétique du ou des matériaux utilisés dans l’élément ferromagnétique en chaque zone de l’élément ferromagnétique, vont dépendre des différents niveaux du champ magnétique induit attendu en ces zones. Plus particulièrement, la valeur de l’une ou l’autre ou une combinaison de ces caractéristiques en chaque zone de l’élément ferromagnétique, dépend de la valeur du champ magnétique induit en ces zones. Il est entendu ici par « zone » de l’élément ferromagnétique 103R ou 303, dans un plan en trois dimensions xyz , une partie (i.e., volume prédéterminé) du volume total de l’élément ferromagnétique 103R ou 303. Les Figs. 3A, FIG. 3 et FIG. 3 illustrent schématiquement, respectivement, une vue en perspective, une vue du dessus, une vue de face, d’un exemple d’élément ferromagnétique 303 d’un élément récepteur d’énergie électrique ER selon un mode de réalisation. Les Figs. 4A, FIG. 4 , FIG. 4 et FIG. 4 illustrent schématiquement, respectivement, une vue en perspective, une vue en coupe, une vue de dessus, et une vue de côté, d’un exemple d’élément ferromagnétique 303 selon un mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation, la quantité de matière (i.e., la quantité de matériau) en chaque zone de l’élément ferromagnétique 303 dépend des différents niveaux du champ magnétique induit attendu dans l’élément ferromagnétique 303 en ces zones. Ainsi, la forme (i.e., frontière de l’élément ferromagnétique 303) et la topologie (i.e., quantité de matière au sein d’une zone spécifique de l’élément ferromagnétique 303) dépendent de ces différents niveaux du champ magnétique induit attendu. Autrement dit, au lieu d’avoir un élément ferromagnétique de forme régulière et d’épaisseur constante (e.g., sensiblement rectangulaire et constitué de plusieurs tuiles d’un même matériau et de même dimension), l’élément ferromagnétique 303 a une forme et une topologie qui dépendent des niveaux du champ magnétique induit attendu tel que présenté précédemment en lien avec les Figs. 2A et 2B. Il est à noter qu’une vue du côté gauche, du côté droit ou du côté arrière de l’élément ferromagnétique 303 sont similaires à la vue de face de cet élément ferromagnétique 303. Plus particulièrement, l’élément ferromagnétique 303 ne comprend de la matière (e.g., quantité d’un matériau comme de la ferrite) qu’au endroit « nécessaire », c’est-à-dire dans des zones de l’élément ferromagnétique 303 dans lesquelles les niveaux de champs magnétiques attendus sont considérés comme moyens (e.g., 12.2 à 30.8 mTesla) à élevés (e.g., 30.8 à 37 mTesla). A contrario , dans les zones de l’élément ferromagnétique 303 où le niveau du champ magnétique attendu est faible, voire nul (par exemple zones N1 à N5), l’élément ferromagnétique 303 ne comprend que peu de matière voire aucune matière. En outre, plus le niveau champ magnétique induit attendu est élevé en une zone dudit élément ferromagnétique, plus l’élément ferromagnétique 303 comprend de la matière dans cette zone. Autrement dit, dans les zones F1 et F2 où le niveau du champ magnétique induit attendu est élevé, il y a plus de matière dans l’élément ferromagnétique 303 que dans les zones dans lesquelles le niveau du champ magnétique induit attendu est moyen. Cela se traduit notamment par une épaisseur plus importante de l’élément ferromagnétique 303 autour des zones F1 et F2 dans lesquelles le niveau du champ magnétique induit attendu est élevé (voir FIG. 3 ). Il est ainsi possible de retirer ou d’ajouter du matériau (e.g. ferrite) de l’élément ferromagnétique 303 dans certaines zones pour optimiser son poids, sans perturber les niveaux de champ magnétique induit. Ainsi, dans un exemple de réalisation, dans un plan xy, l’élément ferromagnétique 303 a une forme sensiblement de parallélogramme dont les angles sont arrondis. Autrement dit, l’élément ferromagnétique 303 est sensiblement parallélépipédique. En outre, l’élément ferromagnétique 303 comprend un évidement 304 (i.e., zone de l’élément ferromagnétique 303 ne comprenant pas de matière) centré autour du centre, noté C, de l’élément ferromagnétique 303. Cet évidement 304 est sensiblement circulaire de rayon prédéterminé. L’élément ferromagnétique 303 comprend donc un bord interne 303a suivant le contour de l’évidement et un bord externe 303b suivant le contour de l’élément ferromagnétique 303. Le bord externe comprend une pluralité de côtés (e.g., quatre côtés) dont le centre est creusé en direction du centre C de l’élément ferromagnétique 303. En d’autres termes, de la matière est enlevée au niveau du centre de chaque côté du bord externe. En outre, dans un plan zy et zx (voir FIG. 3 ), l’épaisseur de l’élément ferromagnétique 303 varie entre une borne inférieure, notée Binf, et une borne supérieure, notée Bsup, prédéterminée. S’il est considéré un repère orthonormé xyz , dont le point 0 correspond au centre C de l’élément ferromagnétique 303, alors l’élément ferromagnétique 303 présente une épaisseur maximum, notée Emax le long de l’axe y (respectivement -y ) à une troisième distance d3 du centre C de l’élément ferromagnétique 303 et une épaisseur minimale, notée Emin au niveau du bord interne 303a et du bord externe 303b de l’élément ferromagnétique 303. La troisième distance d3 est, par exemple, égale au quart de la longueur totale de l’élément ferromagnétique 303 dans la direction y et -y à partir du centre C de l’élément ferromagnétique 303. Il est à noter que la face 303c du dessous de l’élément ferromagnétique 303 est sensiblement plane et comprise dans le plan xy . Selon un mode de réalisation, l’élément ferromagnétique 303 est constitué d’une pièce unique dans un matériau prédéfini (e.g., ferrite) et dont la forme et la topologie sont telles que décrites précédemment. Alternativement, l’élément ferromagnétique 303 est constitué de plusieurs pièces dans un matériau prédéfini (e.g., ferrite) qui lorsqu’elles sont assemblées ensemble, forment un élément ferromagnétique 303 dont la forme et la topologie sont telles que décrites précédemment. Les Figs. 3A à 3C présentent un élément ferromagnétique 303 comprenant une pluralité de pièces (e.g., 8 pièces). Selon un mode de réalisation, l’élément ferromagnétique 303 possède une perméabilité magnétique variable. Plus particulièrement, la perméabilité magnétique pour chaque zone de l’élément ferromagnétique 303 dépend du niveau du champ magnétique induit attendu en cette zone. Plus particulièrement, cette variabilité de perméabilité magnétique peut être obtenue : soit par l’utilisation de plusieurs matériaux ayant chacun une perméabilité magnétique différente, soit par l’utilisation d’un matériau unique ayant une différente perméabilité magnétique (e.g., obtenue par frittage de poudres différentes permettant de contrôler la valeur de la perméabilité magnétique spatialement au sein du matériau). L’objectif étant d’utiliser un ou des matériaux à faible perméabilité magnétique dans les zones de l’élément ferromagnétique 303 pour lesquelles le niveau du champ magnétique induit attendu est élevé, et un matériau ou des matériaux à perméabilité magnétique plus haute dans les zones de l’élément ferromagnétique 303 dans lesquelles le niveau du champ magnétique est faible. Il est ainsi possible d’homogénéiser le champ magnétique induit dans l’élément ferromagnétique 303 pour diminuer les pertes et donc l’échauffement de l’élément ferromagnétique 303, tout en réduisant la masse de cet élément ferromagnétique 303. En outre, l’élément récepteur d’énergie électrique ER comprenant un tel élément ferromagnétique 303 allégé, voit donc son poids total également réduit. Ceci est particulièrement avantageux lorsqu’un tel élément récepteur d’énergie électrique ER faisant partie du système de transfert d’énergie électrique 100 tel que décrit précédemment, est utilisé dans un aéronef pour alimenter en énergie électrique une alimentation (e.g., batteries de moteurs électriques) d’équipements (e.g., trains d’atterrissage d’aéronef) de l’aéronef. Elément ferromagnétique (303) destiné à être compris dans un élément récepteur d’énergie électrique (ER) configuré pour coopérer avec un élément émetteur d’énergie électrique (EE) de sorte que l’élément récepteur d'énergie électrique (ER) et l'élément émetteur d'énergie électrique (EE) forment un système de transfert d'énergie électrique (100) conçu pour permettre un transfert d'énergie électrique sous forme d’un champ magnétique depuis l'élément émetteur d'énergie électrique (EE) vers l’élément récepteur d'énergie électrique (ER), dans lequel au moins une caractéristique relative à au moins un matériau constitutif dudit élément ferromagnétique (303) est dépendante, en chaque zone dudit élément ferromagnétique (303), d’un niveau du champ magnétique attendu en cette zone. Elément ferromagnétique (303) selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une caractéristique relative audit au moins un matériau est une quantité dudit au moins un matériau dans ladite zone en question. Elément ferromagnétique (303) selon la revendication 2, dans lequel la quantité dudit au moins un matériau en une première zone dudit élément ferromagnétique (303) est plus élevée qu’en une deuxième zone lorsqu’en cette première zone le niveau de champ magnétique est plus élevé qu’en la deuxième zone. Elément ferromagnétique (303) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ladite au moins une caractéristique relative audit au moins un matériau est une perméabilité magnétique dudit au moins matériau dans ladite zone en question. Elément ferromagnétique (303) selon la revendication 4, dans lequel ladite perméabilité magnétique dudit au moins matériau en une première zone est plus faible qu’en une deuxième zone lorsqu’en cette première zone le niveau de champ magnétique est plus élevé qu’en la deuxième zone. Elément récepteur d’énergie électrique (ER) configuré pour coopérer avec un élément émetteur d’énergie électrique (EE) de sorte que l’élément récepteur d'énergie électrique (ER) et l'élément émetteur d'énergie électrique (EE) forment un système de transfert d'énergie électrique (100) conçu pour permettre un transfert d'énergie électrique sous forme d’un champ magnétique depuis l'élément émetteur d'énergie électrique (EE) vers l’élément récepteur d'énergie électrique (ER), ledit élément récepteur d’énergie électrique (ER) comprenant un élément ferromagnétique (303) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5. Aéronef comprenant un élément récepteur d’énergie électrique (ER) selon la revendication 6. Système de transfert d'énergie électrique (100) destiné à alimenter une alimentation d’équipements d’un aéronef selon la revendication 7, ledit système (100) comprenant un élément récepteur d’énergie électrique (ER) selon la revendication 6 embarqué dans l’aéronef ainsi que, au sol, un élément émetteur d’énergie électrique (EE).