BE1026475A1 - Système d'entraînement par accouplement magnétique - Google Patents

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BE1026475A1 BE20185515A BE201805515A BE1026475A1 BE 1026475 A1 BE1026475 A1 BE 1026475A1 BE 20185515 A BE20185515 A BE 20185515A BE 201805515 A BE201805515 A BE 201805515A BE 1026475 A1 BE1026475 A1 BE 1026475A1
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Abstract

L'invention concerne un système d’entrainement (1) par accouplement magnétique comprenant : - un organe d’entrée (2) comprenant une roue dentée d’une boîte de transmission (4) d’une turbomachine d’aéronef ; - un organe de sortie (3) comprenant un arbre d’un groupe de lubrification (5) de la turbomachine d’aéronef.

Description

Système d’entraînement par accouplement magnétique
Domaine technique
La présente invention concerne un système d’entraînement par accouplement magnétique.
Art antérieur
Généralement, un groupe de lubrification d’une turbomachine d’aéronef comprend une ou plusieurs pompes et des tuyaux pour faire circuler de l’huile, en autre, d’un réservoir d’huile à la turbomachine. Le groupe de lubrification joue un rôle central dans la lubrification de la turbomachine. En particulier, il pompe de l’huile dans le réservoir d’huile pour la projeter sur des roulements de la turbomachine, avant de la réacheminer vers le réservoir d’huile.
Les groupes de lubrifications et autres équipements d’une turbomachine d’aéronef sont usuellement montés sur des boîtes de transmission et entraînés par des systèmes d’entraînement.
En particulier, chacun de ces systèmes d’entraînement permet une transmission d’un couple entre un organe d’entrée, par exemple, un engrenage d’une boîte de transmission, et un organe de sortie, par exemple, un arbre d’un groupe de lubrification. Un tel système d’entraînement est réalisé mécaniquement au moyen de plusieurs éléments mécaniques.
Un désavantage d’un tel système d’entraînement réside dans sa mise en œuvre complexe et son coût élevé. Ceci peut se comprendre par un nombre potentiellement élevé d’éléments susmentionnés, les contraintes, tolérances et contrôles qualités induits par leur fabrication, la nécessité de les entretenir et de les lubrifier, ainsi que la nécessité de remplacer certains de ces éléments en cas d’usure mécanique.
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- 2 Résumé de l’invention
Un objet de l'invention est de fournir un système d'entrainement pour un groupe de lubrification d'une turbomachine d'aéronef qui soit plus simple et moins coûteux à mettre en œuvre.
À cet effet, l'invention propose un système d'entrainement pour un groupe de lubrification d'une turbomachine d'aéronef comprenant :
- un organe d'entrée comprenant une roue dentée d'une boîte de transmission d'une turbomachine d'aéronef apte à être mis en rotation ;
- un organe de sortie comprenant un arbre d'un groupe de lubrification de la turbomachine d'aéronef apte à être mis en rotation ;
une parmi une première partie de l'organe d'entrée et une deuxième partie de l'organe de sortie comprenant au moins un élément émetteur agencé pour générer un champ magnétique, une autre parmi la première partie et la deuxième partie comprenant au moins un élément récepteur apte à être couplé magnétiquement à l'élément émetteur, de façon à permettre une transmission sans contact mécanique d'un couple de l'organe d'entrée à l'organe de sortie.
Le système d'entraînement selon l'invention est plus simple et moins coûteux à mettre en œuvre que les systèmes d'entraînements pour un groupe de lubrification d'une turbomachine d'aéronef connus.
En effet, le système d'entraînement est réalisé au moyen d'un accouplement magnétique entre les première et deuxième parties, donc, entre l'organe d'entrée et l'organe de sortie. Cet accouplement magnétique est réalisé par la présence de l'élément émetteur d'au moins une de ces parties pour générer le champ magnétique induisant une force d'attraction et/ou de répulsion entre ces parties, et ce grâce à l'élément récepteur de l'autre partie couplé magnétiquement à l'élément émetteur. Ainsi, l'organe de sortie est entraîné en rotation à partir des mouvements de l'organe
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- 3 d'entrée, sans contact mécanique entre les première et deuxième parties. La transmission du couple entre les organes se fait donc sans contact mécanique, par des forces magnétiques.
Ce système d'entraînement est particulièrement simple. En particulier, il ne nécessite pas de cannelures de l'arbre, ni de quille dans laquelle s'emmanche ces cannelures, et susceptible de comprendre ellemême d'autres cannelures s'emmanchant dans une roue dentée, éventuellement par l'intermédiaire d'un manchon, et ce pour corriger un éventuel désaxage. Les coûts de production, de contrôle qualité, d'entretien, et de lubrification de tels éléments mécaniques sont donc réduits ou nuls.
Ce système d'entraînement est simple également car il ne comprend pas de système de protection de la boîte de transmission, telle qu'une gorge de l'arbre apte à se rompre si le couple est trop grand. En effet, si le couple est trop grand, l'arbre se découple magnétiquement de la première partie, de sorte à désengager le groupe de lubrification sans endommager aucune pièce mécanique. En ce sens, l'accouplement magnétique susmentionné agit comme un fusible non destructif.
Grâce au système d'entraînement selon l'invention, les risques d'endommagement de pièces mécaniques en cas de surcouple sont fortement réduits, de même que les coûts associés.
Un autre avantage du système d'entraînement selon l'invention est qu'il permet la transmission d'un couple entre les organes d'entrée et de sortie sans usure des pièces mécaniques le composant. Les coûts d'entretien et de remplacement de telles pièces sont donc réduits.
Le système d'entraînement selon l'invention a aussi l'avantage de transmettre ce couple sans apport d'énergie et de façon silencieuse.
Un autre avantage du système d'entraînement selon l'invention est qu'il est réalisable au travers d'une paroi séparant deux milieux, l'organe d'entrée étant dans un de ces milieux et l'organe de sortie dans
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- 4 l'autre de ces milieux, un de ces milieux pouvant être aseptisé ou, à l’inverse, contaminé par des agents toxiques. En particulier, et de façon avantageuse, l’invention permet une étanchéité complète entre la boîte de transmission et le groupe de lubrification.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, la boîte de transmission comprend un ensemble de roues dentées s’engrenant (appelé usuellement et techniquement « Accessory Gearbox ») pour l’entraînement d’accessoires de la turbomachine, ces accessoires comprennent au moins une pièce du groupe de lubrification, et/ou une pompe hydraulique, et/ou un générateur.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention la boîte de transmission comprend un ensemble de roues dentées s’engrenant (appelé usuellement et techniquement « Propeller Gearbox ») pour l’entraînement d’au moins une hélice.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, au moins un desdits éléments récepteur et émetteur comprend au moins un parmi :
- un aimant permanent ;
- un électroaimant.
Ces derniers sont avantageusement très simples et peu coûteux. Leur fonctionnement physique est en outre bien connu. Une réalisation de l’accouplement magnétique au moyen d’aimants permanents est connue d’un homme du métier. Un autre type d’élément peut être utilisé pour réaliser l’invention et générer le champ magnétique et l’accouplement magnétique, et ce sans se départir du cadre de l’invention. En particulier, l’accouplement magnétique peut également être réalisé par coupleur à réluctance variable et/ou par coupleur à hystérésis.
Préférentiellement, chacun des éléments récepteur et émetteur comprend au moins un parmi :
- un aimant permanent ;
- un électroaimant.
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- 5 Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la première partie comprend un premier aimant permanent s'étendant sur une première portion de face de la première partie, la deuxième partie comprend un deuxième aimant permanent s'étendant sur une deuxième portion de face de la deuxième partie, les premier et deuxième aimants permanents se faisant face et étant séparés par une distance strictement positive.
Dans un premier sous-mode de réalisation plus préféré, les première et deuxième portions de face comprennent, préférentiellement consistent en, des bases essentiellement planes des organes d'entrée et de sortie.
Les première et deuxième parties sont alors préférentiellement des parties extrémales des organes d'entrée et de sortie respectivement, comprenant une base de ces organes, ces bases se faisant face, chacune munie d'au moins un aimant permanent. L'accouplement magnétique associé à ce mode de réalisation est dit axial. Il se fait par attraction et/ou répulsion magnétique le long de droites parallèles deux à deux et perpendiculaires aux bases.
Préférentiellement les première et deuxième parties sont agencées de manière essentiellement symétrique par rapport à un plan situé entre les organes d'entrée et de sortie, et les éléments émetteur et récepteur sont agencés de manière essentiellement symétrique par rapport à ce plan. Plus préférentiellement, les éléments émetteur et récepteur comprennent les premier et deuxième aimants permanents respectivement.
Dans un deuxième sous-mode de réalisation plus préféré, les première et deuxième portions de face consistent en des portions de cylindres coaxiaux.
Les première et deuxième parties sont alors préférentiellement des parties cylindriques des organes d'entrée et de sortie respectivement, s'imbriquant au moins partiellement l'une dans l'autre le long d'un axe commun. L'accouplement magnétique associé à ce mode de réalisation est
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- 6 appelé radial. Il se fait par attraction et/ou répulsion magnétique le long de droites perpendiculaires à l'axe.
Préférentiellement, la roue dentée et l'arbre sont aptes à être mis en rotation autour d'un même axe de rotation. Plus préférentiellement, les première et deuxième parties sont agencées de manière essentiellement symétrique par rapport à l'axe, et les éléments émetteur et récepteur sont agencées de manière essentiellement symétrique par rapport à l'axe. Préférentiellement, les éléments émetteur et récepteur comprennent les premier et deuxième aimants permanents respectivement.
La réalisation d'un accouplement magnétique essentiellement radial peut être obtenue plus généralement selon un mode de réalisation de l'invention pour lequel la première partie comprend un évidement configuré pour accueillir au moins partiellement, préférentiellement totalement, la deuxième partie.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, au moins une des première et deuxième parties comprend un matériau ferromagnétique.
Préférentiellement, l'élément récepteur comprend au moins une portion de l'autre partie constituée d'un matériau ferromagnétique. Plus préférentiellement, l'élément émetteur comprend un aimant permanent et est apte à générer un champ magnétique agissant sur le matériau ferromagnétique de la portion de l'autre partie.
La présente invention propose également un kit d'éléments comprenant :
- le système d'entraînement selon l'invention ;
- la boîte de transmission et le groupe de lubrification associés.
La présente invention propose également une turbomachine d'aéronef comprenant le système d'entraînement selon l'invention.
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- 7 L'ensemble des modes de réalisation préférés ainsi que l'ensemble des avantages du système selon l'invention se transposent mutatis mutandis au présent kit et à la présente turbomachine.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles :
- la figure 1 illustre une représentation schématique d'un système d'entraînement selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 illustre une représentation schématique d'un système d'entraînement selon un autre mode de réalisation de l'invention.
Les dessins des figures ne sont pas à l'échelle. Généralement, des éléments semblables sont dénotés par des références semblables dans les figures. Dans le cadre du présent document, les éléments identiques ou analogues peuvent porter les mêmes références. En outre, la présence de numéros ou lettres de référence aux dessins ne peut être considérée comme limitative, y compris lorsque ces numéros ou lettres sont indiqués dans les revendications.
Description détaillée de modes de réalisation particuliers de l’invention
La présente invention est décrite avec des réalisations particulières et des références à des figures mais l'invention n'est pas limitée par celles-ci. Les dessins ou figures décrits ne sont que schématiques et ne sont pas limitants.
Dans le cadre du présent document, par « entraînement par accouplement magnétique », il est entendu la transmission d'un couple et/ou d'un mouvement, d'un organe d'entrée à un organe de sortie, au moyen de forces magnétiques, sans apport d'énergie, et sans que cette
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- 8 transmission soit due à un contact mécanique. Des accouplements magnétiques radiaux et/ou axiaux sont introduits dans le résumé de l'invention.
Chacune des figures 1 et 2 illustre une représentation schématique d'un système d'entraînement 1 par accouplement magnétique selon un mode de réalisation de l'invention.
Le système 1 comprend un organe d'entrée 2 comprenant une roue dentée d'un engrenage d'une boîte de transmission 4 d'une turbomachine d'aéronef, et un organe de sortie 3 comprenant un arbre d'un groupe de lubrification 5 de ladite turbomachine d'aéronef. La boîte de transmission 4 comprend un ensemble de roues dentées s'engrenant pour l'entraînement d'au moins une hélice 6 et/ou d'accessoires de la turbomachine. Les organes d'entrée et de sortie sont agencés pour tourner pour autour d'un même axe Z, le long duquel est allongé l'organe de sortie
3. Une première partie 21 de l'organe d'entrée 2 et une deuxième partie 31 de l'organe de sortie 3 sont adjacentes et comprennent respectivement un élément émetteur et un élément récepteur. Ces derniers consistent en des aimants permanents pour générer des champs magnétiques interagissant l'un avec l'autre, de façon à ce que les éléments émetteurs et récepteurs soient couplés magnétiquement et permettent une transmission sans contact d'un couple autour de l'axe Z de l'organe d'entrée 2 à l'organe de sortie 3. Les aimants permanents de l'élément émetteur s'étendent sur une première portion de face 22 de la première partie 21. Les aimants permanents de l'élément récepteur s'étendent sur une deuxième portion de face 32 de la deuxième partie 31. Les aimants permanents qui s'étendent sur les portions de face 22 et 32 se font face et sont séparés d'une distance strictement positive, préférentiellement comprise entre zéro et un centimètre.
Dans la représentation de la figure 1, les portions de face 22 et 32 consistent en des surfaces cylindriques tronquées coaxiales, agencées
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- 9 symétriquement par rapport à l'axe Z. La première partie 21 comprend un évidement 23 pour accueillir la deuxième partie 31. La portion de face 22 consiste en une surface latérale de l’évidement. La portion de face 32 consiste en une surface latérale de la deuxième partie 31. Une force magnétique d’attraction et/ou de répulsion perpendiculaire à l’axe Z s’exerce sur les aimants permanents s’étendant symétriquement par rapport à l’axe Z, de façon à ce qu’un mouvement de rotation de la roue dentée de l’organe d’entrée 2 autour de l’axe Z engendre un mouvement de rotation de l’arbre de l’organe de sortie 3 autour de l’axe Z.
Dans la représentation de la figure 2, les portions de face 22 et 32 consistent en des surfaces essentiellement planes, agencées symétriquement par rapport un plan P. Ce dernier est représenté par une droite en figure 2 compte tenu du fait que la représentation est illustrée dans un plan perpendiculaire au plan P. La première partie 21 et la deuxième partie 31 sont disposées symétriquement de part et d’autre de ce plan P. La portion de face 22 consiste en une surface essentiellement plane constituant une face de la première partie 21, et en une base de l’organe d’entrée 2. La portion de face 22 consiste en une surface essentiellement plane constituant une face de la deuxième partie 31, et en une base de l’organe de sortie 3. Une force magnétique d’attraction et/ou de répulsion perpendiculaire au plan P s’exerce sur les aimants permanents s’étendant sur les portions de face 22 et 32, parallèlement au plan P, de façon à ce qu’un mouvement de rotation de la roue dentée de l’organe d’entrée 2 autour de l’axe Z engendre un mouvement de rotation de l’arbre de l’organe de sortie 3 autour de l’axe Z.
En résumé, l’invention concerne un système d’entrainement 1 par accouplement magnétique comprenant :
- un organe d’entrée 2 comprenant une roue dentée d’une boîte de transmission 4 d’une turbomachine d’aéronef ;
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- 10 - un organe de sortie 3 comprenant un arbre d'un groupe de lubrification 5 de la turbomachine d'aéronef.
La présente invention a été décrite en relation avec des modes de réalisations spécifiques, qui ont une valeur purement illustrative et ne 5 doivent pas être considérés comme limitatifs. D'une manière générale, il apparaîtra évident pour un homme du métier que la présente invention n'est pas limités aux exemples illustrés et/ou décrits ci-dessus. L'invention comprend chacune des caractéristiques nouvelles ainsi que toutes leurs combinaisons.
Dans la cadre du présent document, les termes « premier », « deuxième », « troisième » et « quatrième » servent uniquement à différencier les différents éléments et n'impliquent pas d'ordre entre ces éléments. L'usage des verbes « comprendre » , « inclure », « comporter », ou toute autre variante, ainsi que leurs conjugaisons, ne peut en aucune façon exclure la présence d'éléments autres que ceux mentionnés. L'usage de l'article indéfini « un », « une », ou de l'article défini « le », « la » ou « l' », pour introduire un élément n'exclut pas la présence d'une pluralité de ces éléments.

Claims (15)

  1. Revendications
    1. Système d'entrainement (1) pour un groupe de lubrification d'une turbomachine d'aéronef comprenant :
    - un organe d'entrée (2) comprenant une roue dentée d'une boîte de transmission (4) d'une turbomachine d'aéronef apte à être mis en rotation ;
    - un organe de sortie (3) comprenant un arbre d'un groupe de lubrification (5) de ladite turbomachine d'aéronef apte être mis en rotation;
    une parmi une première partie (21) dudit organe d'entrée (2) et une deuxième partie (31) dudit organe de sortie (3) comprenant au moins un élément émetteur agencé pour générer un champ magnétique, l'autre parmi ladite première partie (21) et ladite deuxième partie (31) comprenant au moins un élément récepteur apte à être couplé magnétiquement audit élément émetteur, de façon à permettre une transmission sans contact mécanique d'un couple dudit organe d'entrée (2) audit organe de sortie (3).
  2. 2. Système (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite boîte de transmission (4) comprend un ensemble de roues dentées s'engrenant pour l'entraînement d'accessoires de ladite turbomachine, lesdits accessoires comprenant au moins une pièce dudit groupe de lubrification (5), et/ou une pompe hydraulique, et/ou un générateur.
  3. 3. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite boîte de transmission (4) comprend un ensemble de roues dentées s'engrenant pour l'entraînement d'au moins une hélice (6).
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  4. 4. Système (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite première partie (21) comprend un évidement (23) configuré pour accueillir au moins partiellement ladite deuxième partie (31).
  5. 5. Système (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un desdits éléments récepteur et émetteur comprend au moins un parmi :
    - un aimant permanent ;
    - un électroaimant.
  6. 6. Système (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce chacun desdits éléments récepteur et émetteur comprend au moins un parmi :
    - un aimant permanent ;
    - un électroaimant.
  7. 7. Système (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite première partie (21) comprend un premier aimant permanent s'étendant sur une première portion de face (22) de ladite première partie (21), en ce que ladite deuxième partie (31) comprend un deuxième aimant permanent s'étendant sur une deuxième portion de face (32) de ladite deuxième partie (31 ), lesdits premier et deuxième aimants permanents se faisant face et étant séparés par une distance strictement positive.
  8. 8. Système (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites première (22) et deuxième (32) portions de face comprennent des
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    - 13 bases essentiellement planes desdits organes d'entrée et de sortie (2, 3).
  9. 9. Système (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que :
    - les première (21) et deuxième (31) parties sont agencées de manière essentiellement symétrique par rapport à un plan (P) situé entre les organes d’entrée (2) et de sortie (3) ; et en ce que
    - les éléments émetteur et récepteur sont agencés de manière essentiellement symétrique par rapport audit plan (P).
  10. 10. Système (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites première (22) et deuxième (32) portions de face consistent en des portions de cylindres coaxiaux.
  11. 11. Système (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la roue dentée et l’arbre sont aptes à être mis en rotation autour d’un même axe de rotation (Z).
  12. 12. Système (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que en ce que
    - les première (21) et deuxième parties (31) sont agencées de manière essentiellement symétrique par rapport audit axe (Z) ; et en ce que
    - les éléments émetteur et récepteur sont agencées de manière essentiellement symétrique par rapport audit axe (Z).
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  13. 13. Système (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une desdites première (21) et deuxième (31) parties comprend un matériau ferromagnétique.
    5
  14. 14. Kit d'éléments comprenant :
    - le système d'entraînement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes ;
    - ladite boîte de transmission (4) ;
    - ledit groupe de lubrification (5).
  15. 15. Turbomachine d'aéronef comprenant le système d'entraînement (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.
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