Brevet FR3155570A1 — publié le 20250523

Motoréducteur (10), en particulier pour un aéronef, ce motoréducteur (10) comportant un moteur électrique (12) et un réducteur mécanique (14), le réducteur (14) étant du type planétaire et comportant un solaire (26) mobile en rotation autour d’un axe (A), une couronne (28) mobile en rotation autour de l’axe (A), et des satellites (30) intercalés entre le solaire (26) et la couronne (28) et engrenés avec le solaire (26) et la couronne (28), les satellites (30) étant portés par un porte-satellites (32) qui est fixe, le moteur électrique (12) étant aligné sur l’axe (A) et comportant un rotor (16) et un stator (18), caractérisé en ce que le rotor (16) est directement fixé au solaire (26) ou directement porté par le solaire (26). Figure pour l'abrégé : Figure 1 MOTOREDUCTEUR POUR UN AERONEF Domaine technique de l'invention La présente invention concerne notamment un motoréducteur, en particulier pour un aéronef, ainsi qu’un aéronef comportant un tel motoréducteur. Aval-plan technique L’état de l’art comprend notamment les documents FR-A1-2 987 416, FR-A1-2 853 382, FR-A1-3 041 054, FR-A1-3 073 915, FR-A1-3 084 428. L’association d’un moteur électrique et d’un réducteur mécanique forme un motoréducteur. Le rôle d’un réducteur mécanique est de modifier le rapport de vitesse et le couple entre l’axe d’entrée et l’axe de sortie d’un mécanisme. Les nouvelles générations de turbomachines à double flux, notamment celles ayant un haut taux de dilution, comportent un réducteur mécanique pour entraîner l’arbre d’une soufflante (aussi appelé « fan »). De manière usuelle, le réducteur a pour but de transformer la vitesse de rotation dite rapide de l’arbre d’une turbine de puissance en une vitesse de rotation plus lente pour l’arbre entraînant la soufflante. Un tel réducteur comprend un pignon central, appelé solaire, une couronne et des pignons appelés satellites, qui sont en prise entre le solaire et la couronne. Les satellites sont maintenus par un châssis appelé porte-satellites. Le solaire, la couronne et le porte-satellites sont des planétaires car leurs axes de révolution coïncident avec l’axe longitudinal de la turbomachine. Les satellites ont chacun un axe de révolution différents et sont équirépartis sur le même diamètre de fonctionnement autour de l’axe des planétaires. Ces axes sont parallèles à l’axe longitudinal de la turbomachine. Il existe plusieurs architectures de réducteur. Dans l’état de l’art des turbomachines à double flux, les réducteurs sont de type planétaire ou épicycloïdal. Il existe dans d’autres applications similaires, des architectures dites différentielles ou « compound ». - sur un réducteur planétaire, le porte-satellites est fixe et la couronne constitue l'arbre de sortie du dispositif qui tourne dans le sens inverse du solaire. - sur un réducteur épicycloïdal, la couronne est fixe et le porte-satellites constitue l'arbre de sortie du dispositif qui tourne dans le même sens que le solaire. - sur un réducteur différentiel, aucun élément n’est fixé en rotation. La couronne tourne dans le sens contraire du solaire et du porte-satellites. Les réducteurs peuvent être composés d’un ou plusieurs étages d’engrènement. Cet engrènement est assuré de différentes façons comme par contact, par friction ou encore par champ magnétique. Il existe plusieurs types d’engrènement par contact comme avec des dentures droites ou en chevron. Un rotor de turbomachine, tel qu’une hélice, peut être entraîné par un arbre de sortie d’un moteur électrique par l’intermédiaire d’une pièce appelée roue. Dans cette configuration appelée « direct drive », l’hélice est entrainée à la même vitesse que le rotor. Dans le cas de l’utilisation d’un réducteur, le couple de sortie du réducteur est transmis par une pièce similaire (roue) à l’hélice. Cette configuration est relativement lourde et encombrante, en particulier à cause de la roue qui forme une pièce de liaison. La présente invention propose une solution à ce problème, qui est simple, efficace et économique. L’invention concerne un motoréducteur pour un aéronef, ce motoréducteur comportant un moteur électrique et un réducteur mécanique, le réducteur étant du type planétaire et comportant un solaire mobile en rotation autour d’un axe, une couronne mobile en rotation autour de l’axe, et des satellites intercalés entre le solaire et la couronne et engrenés avec le solaire et la couronne, les satellites étant portés par un porte-satellites qui est fixe, le moteur électrique étant centré sur l’axe et comportant un rotor et un stator, caractérisé en ce que le rotor est directement fixé au solaire ou est directement porté par le solaire. La particularité de l’invention est liée au fait que le rotor est directement fixé au solaire ou porté par le solaire, c’est-à-dire qu’il n’y a pas de pièce intermédiaire de liaison ou d’accouplement comme dans la technique antérieure. Cela est particulièrement avantageux pour réduire l’encombrement et la masse du motoréducteur, et donc augmenter sa compacité. La présente invention est compatible : d’un réducteur à simple étage ou à plusieurs étages ; de dentures droites, hélicoïdales ou en chevron ; de tout type de porte-satellites monobloc ou du type cage et porte-cage ; de tout type de paliers de guidage des satellites, tels que à éléments roulants ou hydrodynamiques. Le motoréducteur selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres, ou en combinaison les unes avec les autres ; ces caractéristiques ayant notamment pour avantage de rendre plus compacte le motoréducteur : le solaire présente en coupe axiale une forme générale en L ou en C et comprend une paroi cylindrique interne qui comprend ou porte une denture externe, une paroi annulaire radiale qui s’étend depuis la paroi cylindrique interne radialement vers l’extérieur, et éventuellement une paroi cylindrique externe qui s’étend autour de la paroi cylindrique interne et qui est reliée à la périphérie externe de la paroi annulaire radiale, le rotor étant directement fixé à la périphérie externe de la paroi annulaire radiale ou à la paroi cylindrique externe, et étant directement porté par la périphérie externe de la paroi annulaire radiale ou par la paroi cylindrique externe ; le rotor s’étend autour de la denture du solaire ; le solaire présente une longueur ou dimension le long de l’axe qui est supérieure ou égale à une longueur ou dimension le long de l’axe de la denture du solaire ; le rotor comprend une rangée annulaire d’aimants permanents ; le motoréducteur comprend en outre un premier palier de guidage du solaire, qui est monté entre le solaire et le porte-satellites, et un second palier de guidage du solaire, qui est monté entre le solaire et la couronne ; le premier palier présente un diamètre supérieur au diamètre de la denture du solaire, et le second palier présente un diamètre inférieur au diamètre de la denture du solaire ; le premier palier est porté par la paroi annulaire radiale du solaire, et le second palier est situé radialement à l’intérieur de la paroi cylindrique interne du solaire ; la couronne présente en coupe axiale une forme générale en L ou en C et comprend une paroi cylindrique externe qui comprend ou porte une denture interne, une paroi annulaire radiale qui s’étend radialement vers l’intérieur depuis la paroi cylindrique externe, et de préférence une paroi cylindrique interne qui s’étend radialement à l’intérieur de la paroi cylindrique externe et qui est reliée à la périphérie interne de la paroi annulaire radiale ; le rotor s’étend au moins en partie autour de la denture interne de la couronne ; le motoréducteur comprend un arbre de sortie qui est accouplé en rotation par des cannelures à la périphérie interne de la paroi annulaire radiale de la couronne ou de la paroi cylindrique interne de la couronne ; le porte-satellites est fixé à un carter du motoréducteur, le stator du moteur étant fixé directement au carter ou porté directement par le carter ; le carter présente en coupe axiale une forme générale en L ou C et comprend une paroi cylindrique externe qui comprend ou porte le stator, une paroi annulaire radiale qui s’étend radialement vers l’intérieur depuis la paroi cylindrique externe, et de préférence une paroi cylindrique interne qui s’étend radialement à l’intérieur de la paroi cylindrique externe et qui est reliée à la périphérie interne de la paroi annulaire radiale ; le motoréducteur comprend en outre un palier de guidage de l’arbre de sortie, ce palier étant monté entre l’arbre de sortie et la périphérie interne de la paroi annulaire radiale du carter ou de la paroi cylindrique interne du carter ; le porte-satellites est fixé à la paroi annulaire radiale du carter ; -- le solaire comprend une denture externe, -- la couronne comprend une denture interne. L’invention concerne en outre un aéronef comportant un motoréducteur tel que décrit ci-dessus pour l’entraînement d’une hélice de propulsion. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels : FIG. 1 la FIG. 1 est une vue schématique en perspective et en coupe axiale d’un motoréducteur selon l’invention ; FIG. 2 la FIG. 2 est une vue schématique en coupe axiale du motoréducteur de la FIG. 1 . Description détaillée de l'invention La FIG. 1 illustre un mode de réalisation d’un motoréducteur 10 selon l’invention, ce motoréducteur étant particulièrement adapté pour son utilisation dans un aéronef. L’aéronef est par exemple du type VTOL, c’est-à-dire à décollage et atterrissage verticaux. Le motoréducteur 10 peut par exemple être utilisé pour entraîner l’hélice de propulsion ou l’une des hélices de propulsion de l’aéronef. Le motoréducteur 10 comporte un moteur électrique 12 et un réducteur mécanique 14. Le moteur électrique 12 présente une forme annulaire et est aligné sur un axe A, qui est un axe commun avec le réducteur 14. Le moteur électrique 12 comprend un rotor 16 et un stator 18. Dans l’exemple représenté, le rotor 16 est situé radialement à l’intérieur du stator 18. Le rotor 16 comprend une rangée annulaire d’aimants permanents 20. Ces aimants 20 peuvent être séparés les uns des autres par des entretoises 22. Le nombre d’aimants 20 peut être supérieur à 20 ou 30 par exemple. Le stator 18 peut comprendre une rangée annulaire de bobinages (non représentés) qui sont formés par des enroulements autour de noyaux 24. Le nombre de noyaux 24 est par exemple égal au nombre d’aimants permanents 20. Le réducteur 14 est du type planétaire c’est-à-dire qu’il comprend une couronne mobile et un porte-satellites fixe. Le réducteur 14 comprend un solaire 26 mobile en rotation autour de l’axe A, une couronne 28 mobile en rotation autour de cet axe A, et des satellites 30 intercalés entre le solaire 26 et la couronne 28 et engrenés avec le solaire 26 et la couronne 28. Les satellites 30 sont portés par un porte-satellites 32 qui est fixe. De manière classique, chacun des satellites 32 est monté sur un axe qui forme un palier lisse ou autour duquel est monté un palier à roulements. Dans l’exemple représenté, le solaire 26 présente en coupe axiale une forme générale en L ou en C et comprend : - une paroi cylindrique interne 26a qui comprend ou porte une denture externe 33, - une paroi annulaire radiale 26b qui s’étend depuis la paroi cylindrique interne 26a vers l’extérieur, - et éventuellement une paroi cylindrique externe 26c qui s’étend autour de la paroi cylindrique interne 26a et qui est reliée à la périphérie externe de la paroi radiale 26b. Comme on le voit dans l’exemple représenté, le rotor 16 est directement fixé à la périphérie externe de la paroi radiale 26b ou à la paroi cylindrique externe 26c, ou le stator 18 est directement porté par la périphérie externe de la paroi radiale 26b ou par la paroi cylindrique externe 26c. On constate dans les dessins que le rotor 16 peut s’étendre autour de la denture 33 du solaire 26. Le solaire 26 et en particulier sa paroi externe 26c peut avoir une longueur L1 ou dimension le long de l’axe A qui est supérieure ou égale à une longueur L2 ou dimension le long de l’axe A de la denture 33 du solaire 26. Avantageusement, le motoréducteur 10 comprend un premier palier 34 de guidage du solaire 26, qui est monté entre le solaire 26 et le porte-satellites 32, et un second palier 36 de guidage du solaire 26, qui est monté entre le solaire 26 et la couronne 28. Le premier palier 34 présente de préférence un diamètre D1 supérieur à celui D2 de la denture 33 du solaire 26, et le second palier 36 présente un diamètre D3 inférieur à celui D2 de la denture 33 du solaire 26. Dans l’exemple représenté, le premier palier 34 est porté par la paroi radiale 26b, et le second palier 36 est situé à l’intérieur de la paroi cylindrique interne 26c. Dans l’exemple représenté également, la couronne 28 a en coupe axiale une forme générale en L ou en C et comprend : - une paroi cylindrique externe 28a qui comprend ou porte une denture interne 38, - une paroi annulaire radiale 28b qui s’étend depuis la paroi cylindrique externe 28a vers l’intérieur, - et éventuellement une paroi cylindrique interne 28c qui s’étend à l’intérieur de la paroi cylindrique externe 28a et qui est reliée à la périphérie interne de la paroi radiale 28b. Le rotor 16 peut s’étendre au moins en partie autour de la denture interne 38 de la couronne 28. Le motoréducteur 10 comprend en outre un arbre de sortie 50 dans l’exemple représenté, qui est accouplé en rotation par des cannelures 40 à la périphérie interne de la paroi radiale 28b ou à la paroi cylindrique interne 28c. Comme dans l’exemple représenté, le porte-satellites 32 est fixé à un carter 42 du motoréducteur 10. Dans l’exemple représenté également, le porte-satellites 32 présente en coupe axiale une forme générale en L et comprend : - une paroi cylindrique externe 32a dont une extrémité axiale est fixée au carter 42, et - une paroi annulaire radiale 32b qui s’étend depuis la paroi cylindrique externe 32a vers l’intérieur et qui porte les satellites 30. Les satellites 30 sont intercalés axialement entre les parois 28b et 32b. Le stator 18 du moteur 12 peut être fixé directement au carter 42 ou porté directement par le carter 42. Le carter 42 peut avoir en coupe axiale une forme générale en L ou en C et comprendre : - une paroi cylindrique externe 42a, - une paroi annulaire radiale 42b qui s’étend depuis la paroi cylindrique externe vers l’intérieur, - et éventuellement une paroi cylindrique interne 42c qui s’étend à l’intérieur de la paroi cylindrique externe 42a et qui est reliée à la périphérie interne de la paroi radiale 42b. Le motoréducteur 10 peut comprendre un palier 44 de guidage de l’arbre de sortie 50, ce palier 44 étant monté entre l’arbre de sortie 50 et la périphérie interne de la paroi radiale 42b ou la paroi cylindrique interne 42c du carter 42. Le porte-satellites 32 peut être fixé à la paroi radiale 42b du carter 42, comme dans l’exemple représenté. Motoréducteur (10) pour un aéronef, ce motoréducteur (10) comportant un moteur électrique (12) et un réducteur mécanique (14), le réducteur (14) étant du type planétaire et comportant un solaire (26) mobile en rotation autour d’un axe (A), une couronne (28) mobile en rotation autour de l’axe (A), et des satellites (30) intercalés entre le solaire (26) et la couronne (28) et engrenés avec le solaire (26) et la couronne (28), les satellites (30) étant portés par un porte-satellites (32) qui est fixe, le moteur électrique (12) étant centré sur l’axe (A) et comportant un rotor (16) et un stator (18), caractérisé en ce que le rotor (16) est directement fixé au solaire (26) ou est directement porté par le solaire (26). Motoréducteur (10) selon la revendication 1, dans lequel le solaire (26) présente en coupe axiale une forme générale en L ou en C et comprend une paroi cylindrique interne (26a) qui comprend ou porte une denture externe (33), une paroi annulaire radiale (26b) qui s’étend depuis la paroi cylindrique interne (26a) radialement vers l’extérieur, et de préférence une paroi cylindrique externe (26c) qui s’étend autour de la paroi cylindrique interne (26a) et qui est reliée à la périphérie externe de la paroi annulaire radiale (26b), le rotor (16) étant directement fixé à la périphérie externe de la paroi annulaire radiale (26b) ou à la paroi cylindrique externe (26c), et étant directement porté par la périphérie externe de la paroi annulaire radiale (26b) ou par la paroi cylindrique externe (26c). Motoréducteur (10) selon la revendication 2, dans lequel le rotor (16) s’étend autour de la denture (33) du solaire (26). Motoréducteur (10) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le solaire (26) présente une longueur (L1) ou dimension le long de l’axe (A) qui est supérieure ou égale à une longueur (D2) ou dimension le long de l’axe (A) de la denture (33) du solaire (26). Motoréducteur (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le rotor (16) comprend une rangée annulaire d’aimants permanents (20). Motoréducteur (10) selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre un premier palier (34) de guidage du solaire (26), qui est monté entre le solaire (26) et le porte-satellites (32), et un second palier (36) de guidage du solaire (26), qui est monté entre le solaire (26) et la couronne (28). Motoréducteur (10) selon la revendication 6, dans lequel le premier palier (34) présente un diamètre (D1) supérieur au diamètre (D2) de la denture (33) du solaire (26), et le second palier (36) présente un diamètre (D3) inférieur au diamètre de la denture (33) du solaire (26). Motoréducteur (10) selon la revendication 6 ou 7, en dépendance de l’une des revendications 2 à 4, dans lequel le premier palier (34) est porté par la paroi annulaire radiale (26b) du solaire (26), et le second palier (36) est situé radialement à l’intérieur de la paroi cylindrique interne (26c) du solaire (26). Motoréducteur (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la couronne (28) présente en coupe axiale une forme générale en L ou en C et comprend une paroi cylindrique externe (28a) qui comprend ou porte une denture interne (38), une paroi annulaire radiale (28b) qui s’étend radialement vers l’intérieur depuis la paroi cylindrique externe (28a), et de préférence une paroi cylindrique interne (28c) qui s’étend radialement à l’intérieur de la paroi cylindrique externe (28a) et qui est reliée à la périphérie interne de la paroi annulaire radiale (28b). Motoréducteur (10) selon la revendication 9, dans lequel le rotor (16) s’étend au moins en partie autour de la denture interne (38) de la couronne (28). Motoréducteur (10) selon la revendication 9 ou 10, comprenant un arbre de sortie (50) qui est accouplé en rotation par des cannelures (40) à la périphérie interne de la paroi annulaire radiale (28b) de la couronne (28) ou de la paroi cylindrique interne (28c) de la couronne (28). Motoréducteur (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le porte-satellites (32) est fixé à un carter (42) du motoréducteur, le stator (18) du moteur (14) étant fixé directement au carter (42) ou porté directement par le carter (42). Motoréducteur (10) selon la revendication 12, dans lequel le carter (42) présente en coupe axiale une forme générale en L ou en C et comprend une paroi cylindrique externe (42a) qui comprend ou porte le stator (18), une paroi annulaire radiale (42b) qui s’étend radialement vers l‘intérieur depuis la paroi cylindrique externe (42a), et de préférence une paroi cylindrique interne (42c) qui s’étend radialement à l’intérieur de la paroi cylindrique externe (42a) et qui est reliée à la périphérie interne de la paroi annulaire radiale (42b). Motoréducteur (10) selon la revendication 13, en dépendance des revendications 11 et 12, comprenant en outre un palier (44) de guidage de l’arbre de sortie (50), ce palier (44) étant monté entre l’arbre de sortie (50) et la périphérie interne de la paroi annulaire radiale (42b) du carter (42) ou de la paroi cylindrique interne (42c) du carter (42). Motoréducteur (10) selon la revendication 13 ou 14, dans lequel le porte-satellites (32) est fixé à la paroi annulaire radiale (42b) du carter (42). Aéronef, comportant un motoréducteur (10) selon l’une des revendications précédentes pour l’entraînement d’une hélice de propulsion.