FR3096102A1

FR3096102A1 - Embrayage électromagnétique pour accessoires de turbine à gaz

Info

Publication number: FR3096102A1
Application number: FR2004708A
Authority: FR
Inventors: Donald Klemen; Brian S. Maners; Erik A. Munevar
Original assignee: Rolls Royce Corp
Current assignee: Rolls Royce Corp
Priority date: 2019-05-17
Filing date: 2020-05-13
Publication date: 2020-11-20
Anticipated expiration: 2040-05-13
Also published as: FR3096102B1; CA3080645A1; US11009085B2; US20200362922A1

Abstract

L'invention concerne une boîte de vitesses accouplée rigidement à une structure statique ; un composant entraîné accouplé rigidement à une autre structure statique ; un ensemble d'embrayage (200) flottant entre la boîte de vitesses et le composant entraîné, et accouplé à ceux-ci. L'embrayage peut présenter des arbres de sortie (204) et d'entrée (206) alignés, définissant une surface d'engagement (210), un palier (212), et un plateau de friction magnétique (218) accouplé à l'arbre d'entrée (206) et tournant avec celui-ci. Le plateau peut présenter une face d'engagement par friction et un générateur de flux magnétique (220). Le générateur de flux magnétique (220) peut être accouplé rigidement à un boîtier statique et être partiellement entouré dans la direction radiale par une structure configurée pour réduire une fuite d'un flux magnétique, en définissant une pluralité de vides qui dirigent plusieurs passages du flux magnétique à travers la surface d'engagement de l'arbre de sortie (204). Le générateur de flux magnétique (220) peut créer le flux magnétique qui crée une force magnétique entre la phase d'engagement et le plateau de friction magnétique, ce qui entraîne leur engagement. Fig. 2

Description

EMBRAYAGE ÉLECTROMAGNÉTIQUE POUR ACCESSOIRES DE TURBINE À GAZ

ARRIÈRE-PLAN

Les moteurs de turbine à gaz nécessitent pour fonctionner divers accessoires, par exemple des pompes à carburant, des pompes à huile, des générateurs électriques et/ou des moteurs, etc. Souvent, ces composants sont entraînés par une turbine par le biais d'une boîte de vitesses auxiliaire. Les effets de la défaillance de l'un des accessoires peuvent se répercuter à travers la boîte de vitesses auxiliaire jusqu'à d'autres accessoires et même jusqu'à la turbine. Par exemple, un composant rotatif pourrait se gripper et transmettre le couple de grippage par le biais de la boîte de vitesses jusqu'à la turbine en provoquant dans le meilleur des cas un fonctionnement moins efficace et dans le pire des cas une défaillance critique du moteur.

Pour empêcher ces défaillances potentiellement catastrophiques, les composants sont typiquement fixés à la boîte de vitesses avec un arbre de cisaillement limité, dont un exemple est fourni dans la figure 1. L'arbre 100 peut comprendre un arbre (ou une extrémité) d'entrée 102 et un arbre (ou une extrémité) de sortie 104. L'extrémité d'entrée 102 et/ou l'extrémité de sortie 104 peuvent présenter des cannelures 106 qui s'accouplent avec des cannelures sur la boîte de vitesses ou le composant entraîné, respectivement. Entre l'extrémité d'entrée 102 et l'extrémité de sortie 104, le diamètre extérieur de l'arbre est réduit, par exemple au niveau de la section de protection contre le cisaillement 108. La réduction du diamètre extérieur de l'arbre réduit la charge maximale qui peut être transmise par le biais de l'arbre parce que la contrainte dans l'arbre est accrue à cet emplacement. Par conséquent, l'arbre peut être conçu pour supporter une charge de conception maximale attendue et pour présenter une défaillance (par exemple par cisaillement) lorsque cette charge est dépassée, par exemple lorsque le composant fixé se grippe ou présente une autre défaillance, afin de protéger le moteur, la boîte de vitesses et/ou d'autres accessoires.

En plus d'assurer la protection du moteur en cas de défaillance d'un composant, l'arbre 100 peut en outre accepter un défaut d'alignement entre la boîte de vitesses et le composant entraîné.

Bien que l'arbre 100 fournisse une protection pour le moteur et des capacités de défaut d'alignement, le côté boîte de vitesses de l'arbre doit satisfaire aux normes aérospatiales pour les cannelures 106 et les joints entre l'arbre 100 et la boîte de vitesses, même au cours d'une défaillance du composant entraîné. Cette exigence complique davantage l'utilisation et la conception d'arbres tels que l'arbre 100. En outre, l'arbre 100 n'assure sa fonction de protection que de manière inflexible dans une situation extrême – lorsque le couple dans l'arbre 100 dépasse son couple maximum pour le composant entraîné.

Des améliorations sont nécessaires dans les systèmes et procédés utilisés pour accoupler des composants à des moteurs à turbine à gaz.

RÉSUMÉ

Selon certains aspects de la présente divulgation, un ensemble peut comporter une boîte de vitesses accouplée rigidement à une structure statique ; un composant entraîné accouplé rigidement à une autre structure statique ; un ensemble d'embrayage flottant entre la boîte de vitesses et le composant entraîné, et accouplé à ceux-ci. L'embrayage peut comporter un arbre d'entrée ayant un axe ; un arbre de sortie aligné avec l'arbre d'entrée, l'arbre de sortie définissant une surface d'engagement ; un palier ; un plateau de friction magnétique accouplé de manière à pouvoir coulisser axialement avec l'arbre d'entrée de telle sorte que le plateau de friction tourne avec l'arbre d'entrée, le plateau ayant une face d'engagement par friction ; et un générateur de flux magnétique. Le générateur de flux magnétique peut être accouplé rigidement à un boîtier statique et est au moins en partie entouré, dans la direction radiale, par une structure configurée pour réduire la fuite d'un flux magnétique. L'excitation du générateur de flux magnétique peut créer le flux magnétique qui pénètre à travers la face d'engagement, créant ainsi une force magnétique entre la face d'engagement et le plateau de friction magnétique qui provoque l'engagement entre la face d'engagement et la face d'engagement par friction. La portion de la structure définit une pluralité de vides. Les vides peuvent diriger plusieurs passages du flux magnétique à travers la surface d'engagement de l'arbre de sortie.

Dans certains modes de réalisation, la structure peut être formée par l'arbre de sortie. Dans certains modes de réalisation, une portion de la structure est disposée entre le générateur de flux magnétique et le plateau de friction. Certains modes de réalisation peuvent en outre comporter un deuxième palier accouplant de manière rotative l'arbre d'entrée à l'arbre de sortie. Dans certains modes de réalisation, une portion de l'arbre d'entrée s'étend radialement vers l'extérieur du premier et du deuxième palier en un emplacement axialement entre le premier et le deuxième palier. Certains modes de réalisation peuvent en outre comporter un deuxième palier accouplant de manière rotative l'arbre d'entrée à un couvercle statique. Dans certains modes de réalisation, le palier est un palier à gorge profonde. Dans certains modes de réalisation, le palier est un palier à contact angulaire. Dans certains modes de réalisation, le palier peut être ajusté par pressage entre les arbres d'entrée et de sortie. Dans certains modes de réalisation, chacun des arbres d'entrée et de sortie peut contenir un organe de retenue empêchant un mouvement axial relatif entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie. Dans certains modes de réalisation, le plateau de friction définit une pluralité de cannelures pour accoupler le plateau de friction à l'arbre d'entrée. Dans certains modes de réalisation, les cannelures peuvent être situées sur une face axiale du plateau de friction, qui est disposée à l'opposé de la face d'engagement par friction. Dans certains modes de réalisation, les cannelures peuvent être situées sur une surface orientée radialement vers l'intérieur du plateau de friction. Dans certains modes de réalisation, le générateur de flux magnétique est situé à proximité d'une périphérie radialement extérieure de l'ensemble d'embrayage.

Selon certains aspects de la présente divulgation, un procédé d'assemblage d'un embrayage électromagnétique peut comporter la fourniture d'un rotor d'entrée ayant une face définissant une pluralité de fentes s'étendant radialement et ayant un axe de rotation ; la fourniture d'un plateau magnétique ayant une première face comprenant une surface de friction et une deuxième face définissant une pluralité de cannelures ; la pluralité de cannelures permettant au plateau magnétique de flotter axialement entre une première position non accouplée et une deuxième position accouplée ; l'accouplement du rotor d'entrée et du plateau magnétique en insérant les cannelures du plateau dans les fentes du rotor d'entrée. Les cannelures et le rotor d'entrée peuvent être configurés pour un engagement pouvant coulisser axialement. Le procédé peut également comporter la fourniture d'un palier ; la fourniture d'un premier organe de retenue ; l'accouplement du palier et du premier organe de retenue. L'engagement du palier et du premier organe de retenue peut être configuré pour empêcher le mouvement axial relatif entre le palier et le premier organe de retenue dans une première direction. Le procédé peut également comporter l'accouplement du rotor d'entrée et du palier pour empêcher le mouvement axial relatif entre le rotor d'entrée et le palier dans la première direction ; la fourniture d'un deuxième organe de retenue et d'un élément de fixation de retenue ; l'engagement du rotor d'entrée et du chemin de roulement intérieur du palier avec le deuxième organe de retenue ; l'engagement du deuxième organe de retenue et du rotor d'entrée avec l'élément de fixation de retenue. L'engagement du deuxième organe de retenue et du rotor d'entrée avec l'élément de fixation de retenue peut être configuré pour empêcher un mouvement axial relatif entre le deuxième organe de retenue, le rotor d'entrée, et l'élément de fixation de retenue, et peut être en outre configuré pour empêcher un mouvement axial relatif entre le rotor d'entrée et le palier dans une deuxième direction. Le procédé peut également comporter la fourniture d'un rotor de sortie définissant une surface d'engagement ; l'engagement du palier et du premier organe de retenue avec le rotor de sortie. L'engagement du palier et du premier organe de retenue avec le rotor de sortie peut placer la surface d'engagement du rotor de sortie en opposition axiale avec la surface de friction de la première face du plateau magnétique et le rotor de sortie est substantiellement aligné avec le rotor d'entrée. Le procédé peut également comporter la fourniture d'un ou plusieurs éléments de fixation de retenue supplémentaires ; l'accouplement du rotor de sortie du premier organe de retenue par engagement du rotor de sortie et du premier organe de retenue avec le ou les éléments de fixation de retenue supplémentaires. L'engagement du rotor de sortie et du premier organe de retenue avec le ou les éléments de fixation de retenue supplémentaires et l'engagement du chemin de roulement extérieur du palier et du premier organe de retenue avec le rotor de sortie peuvent empêcher à la fois le mouvement axial relatif entre le premier organe de retenue et le palier dans la deuxième direction et le mouvement axial relatif entre l'arbre de sortie et le premier organe de retenue et le palier à la fois dans la première et la deuxième direction.

Certains modes de réalisation peuvent en outre comporter la fourniture d'un générateur de flux magnétique ; l'insertion du générateur de flux magnétique dans une structure configurée pour réduire une fuite de flux magnétique. La structure peut entourer radialement une portion du générateur de flux magnétique. Dans certains modes de réalisation, le rotor de sortie peut former la structure. Dans certains modes de réalisation, le générateur de flux magnétique peut être accouplé à un organe de support statique.

La description suivante ressort d'éléments des figures qui sont fournis à des fins illustratives.

La est une vue en perspective d'un arbre à cisaillement limité.

La est une vue en perspective d'un ensemble d'embrayage électromagnétique conformément à certains modes de réalisation.

La et

la sont des vues en perspective d'un ensemble d'embrayage électromagnétique conformément à certains modes de réalisation.

La illustre un procédé d'assemblage d'un embrayage électromagnétique conformément à certains modes de réalisation.

La et

la illustrent les connexions du générateur-démarreur d'embrayage et de la boîte de vitesses conformément à certains modes de réalisation.

La illustre le flux magnétique créé conformément à certains modes de réalisation.

La présente demande divulgue des modes de réalisation illustratifs (c'est-à-dire à titre d'exemple). Les inventions revendiquées ne sont pas limitées aux modes de réalisation illustratifs. Par conséquent, plusieurs mises en œuvre des revendications seront différentes des modes de réalisation illustratifs. Diverses modifications pourront être apportées aux inventions revendiquées sans sortir de l'esprit et du cadre de la divulgation. Les revendications ont pour but de couvrir des mises en œuvre avec de telles modifications.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE

Aux fins de promouvoir une compréhension des principes de la divulgation, nous allons à présent nous référer à un certain nombre de modes de réalisation illustratifs dans les dessins et un langage spécifique sera utilisé pour décrire ces derniers.

Un embrayage électromagnétique peut remplacer un arbre à cisaillement limité (par exemple l'arbre 100) pour accoupler des composants entraînés à un moteur à turbine (par exemple par le biais d'une boîte de vitesses auxiliaire). Cet embrayage électromagnétique fournit des améliorations par rapport aux systèmes et procédés antérieurs. Par exemple, les vitesses respectives du composant entraîné et de la turbine (ou de la boîte de vitesses) peuvent être surveillées pour déceler des écarts par rapport aux rapports d'engrenage prévus – indiquant un glissement de l'embrayage qui peut être un signe précoce de défaillance potentielle (ou de défaillance future) d'un composant. Lorsque cette indication est observée, l'embrayage électromagnétique peut être ouvert. En outre, un glissement peut se produire avec un couple beaucoup plus faible, résultant en une isolation plus rapide d'un défaut et une action de protection anticipée. En outre, des débris provenant du cisaillement de l'arbre 100 sont éliminés car aucun cisaillement n'est nécessaire pour protéger le moteur en isolant le composant défectueux.

Selon certains modes de réalisation, une vue en perspective d'un ensemble d'embrayage électromagnétique 200 est fournie dans la figure 2. L'ensemble 200 peut comprendre un arbre d'entrée 202, un arbre de sortie 204, des paliers 212 et 214, un plateau de friction magnétique 216, et un couvercle 228. L'arbre d'entrée 202 peut avoir un axe « A » qui peut être aligné avec l'axe autour duquel tourne l'arbre de sortie 204.

L'arbre d'entrée 202 peut être accouplé à une turbine (par exemple par le biais d'une boîte de vitesses auxiliaire) par le biais de cannelures 206. L'arbre d'entrée 202 peut être accouplé au couvercle 228 par le biais du palier 214 qui peut être un palier à gorge profonde. L'arbre d'entrée 202 peut être en outre accouplé à l'arbre de sortie 204 par le biais du palier 212, qui peut également être un palier à gorge profonde. Les paliers 212 et 214 peuvent être ajustés par pressage sur l'arbre d'entrée 202 et/ou sur l'arbre de sortie 204.

L'arbre d'entrée 202 peut avoir un organe s'étendant radialement 234. L'organe 234 peut s'étendre radialement vers l'extérieur depuis l'arbre 202 à un emplacement qui est situé axialement entre les paliers 212 et 214. L’organe 234 peut s’étendre radialement vers l’extérieur des paliers 212 et 214. L'organe 234 peut définir sur sa surface radialement extérieure une pluralité de fentes 238 qui peuvent être formées par une pluralité de cannelures. Les cannelures peuvent s'étendre parallèlement à l'axe « A » autour d'une circonférence de l'organe 234.

Les fentes 238 sont configurées pour réaliser une interface avec les cannelures 236 du plateau de friction magnétique 216. Les cannelures 236 peuvent être situées sur une surface radialement intérieure du plateau de friction magnétique 216. Les cannelures 236 peuvent être parallèles à l'axe « A » et s'étendre autour de la surface radialement intérieure du plateau de friction magnétique 216. Les cannelures 236 peuvent venir en prise avec des fentes 238 de telle sorte que le plateau de friction magnétique 216 puisse coulisser (« flotter ») par rapport à l'arbre d'entrée 202 dans la direction axiale tandis que le plateau de friction magnétique 216 ainsi que l'arbre d'entrée 202 tournent ensemble. Le plateau 216 peut se déplacer entre une première position dans laquelle il n'est pas accouplé à la surface 210 et une deuxième position dans laquelle le plateau 216 est accouplé à la surface 210.

L'arbre de sortie 204 peut être connecté à un composant entraîné (voir la Fig. 3B). L’arbre de sortie 204 peut définir une surface d’engagement 210. Pendant le fonctionnement, un générateur de flux magnétique 220 est excité, créant ainsi un flux magnétique qui passe à travers la surface d'engagement 210 et la magnétise. La magnétisation de la surface 210 provoque une force magnétique d'attraction entre la surface 210 et le plateau 216. Cette force attire le plateau magnétique 216 axialement jusqu'à ce que la surface de plateau de friction 218 du plateau de friction magnétique 216 soit en prise avec la surface d'engagement 210. Cet engagement permet de transmettre un couple par le biais de l'arbre d'entrée 202 et du plateau de friction 216 à l'arbre de sortie 204, lequel entraîne le composant entraîné. Lorsque le générateur de flux magnétique 220 est désexcité, un ressort de sollicitation (non illustré) peut appliquer une force au plateau de friction magnétique 216 qui déplace et désengage le plateau 216 de la surface d'engagement 210.

L'arbre de sortie 204 peut en outre définir la structure 224. La structure 224 peut être accouplée au couvercle 228 par exemple par une pluralité de boulons. De la sorte, le couvercle 228 tourne avec l'arbre de sortie 204. Le couvercle 228 peut être couvert par un recouvrement statique (voir par exemple la Fig. 3B). La structure 224 est configurée pour empêcher et/ou réduire la fuite de flux magnétique depuis le générateur de flux magnétique 220. La structure 224 réalise cette fonction en dirigeant le flux magnétique vers la surface d'engagement 210. La structure 224 peut entourer une portion du générateur de flux magnétique 220. Par exemple, la structure peut être située radialement vers l'intérieur et/ou vers l'extérieur du générateur de flux magnétique 220 le long d'une portion, par exemple ¼, 1/3, ½, 2/3, ¾, ou la totalité de la longueur axiale du générateur 220. La structure 224 peut également être disposée axialement entre le plateau de friction 216 et le générateur de flux magnétique 220. La structure 224 peut définir des vides, par exemple les vides 226 qui fonctionnent de manière à créer un circuit magnétique ayant plusieurs passages à travers la surface d'engagement 210 et le plateau 216. La pluralité de passages créés par les vides 226 permettent à l'embrayage 200 de transmettre un couple plus élevé pour un courant donné (ou un couple égal pour un courant inférieur) par rapport à une conception sans vides. Pour réaliser cela, une portion de la surface d'engagement 210 peut être formée par la structure 224. La structure 224, définie par l'arbre de sortie 204, tourne avec l'arbre de sortie 204 autour du générateur de flux magnétique 220, qui est accouplé rigidement à une structure de support statique (voir la Fig. 3B).

Le générateur de flux magnétique 220 peut par exemple être une bobine électrique à laquelle est appliquée une tension, un générateur de force magnéto-motrice à solénoïde, etc. Le générateur de flux magnétique 220 peut être situé à proximité d'une périphérie extérieure de l'ensemble 200.

Dans certains modes de réalisation, un ou plusieurs ressorts (non illustrés) peuvent être placés entre les paliers 212 et 214 afin d'aider à maintenir l'espacement axial entre eux. Ces ressorts peuvent s'étendre depuis chacun des paliers 212 et 214 et venir en prise avec l'organe 234. Dans certains modes de réalisation, le ressort peut s'étendre depuis un chemin de roulement intérieur du palier 212 jusqu'au chemin de roulement intérieur du palier 214 à travers un passage dans l'organe 234. Dans certains modes de réalisation, l'organe 234 peut ne pas être situé axialement entre les paliers 212 et 214 (voir par exemple la Fig. 3A) de telle sorte que le ressort n'ait pas besoin de passer à travers ou de venir en prise avec l'organe 234, ni d'être accouplé seulement aux chemins de roulement intérieurs des paliers.

Dans certains modes de réalisation, l'ensemble 200 comprend des joints toriques 256. Les joints toriques 256 peuvent aider à sceller l'interface entre l'ensemble 200 et la boîte de vitesses et le composant auquel elle est attachée (voir la Fig. 3B), ainsi qu'à amortir les vibrations.

Selon certains modes de réalisation, un ensemble d'embrayage électromagnétique 300 est fourni dans les Fig. 3A et 3B. L'ensemble 300 peut comprendre des composants, par exemple un arbre d'entrée 202, un arbre de sortie 204, des cannelures 206, une surface d'engagement 210, et une surface de plateau de friction 218, qui réalisent les mêmes fonctions que celles décrites ci-dessus.

Comme illustré dans la Fig. 3A, l'organe s'étendant axialement 334 de l'arbre d'entrée 202 n'est pas situé axialement entre les paliers 312 et 314, contrairement à l'organe s'étendant radialement 234 et aux paliers 212 et 214 de la Fig. 2. En outre, l'organe s'étendant radialement 334 définit des fentes 338 sur une face axiale (une face qui s'étend dans les directions radiale et circonférentielle). Ces fentes axiales permettent un mouvement axial relatif entre le plateau de friction magnétique 316 et l'arbre d'entrée 202, qui accouple la rotation des deux. Afin de faciliter cet accouplement, le plateau de friction magnétique 316 définit des cannelures 336 sur une face axiale du plateau de friction magnétique 316 qui est disposée sur le côté opposé du plateau de friction magnétique 316 en tant que surface de plateau de friction 218.

Comme l'arbre de sortie 204 illustré dans la Fig. 2, l'arbre de sortie 204 dans la Fig. 3A définit également une structure 324 pour empêcher et/ou minimiser la perte de flux magnétique comme la structure 224. Toutefois, la structure 324 s'étend axialement le long du générateur 220 dans les deux directions radiales – c'est-à-dire que la structure 324 est également située radialement à l'extérieur du générateur 220.

Bien que les paliers 212 et 214 aient été décrits comme étant ajustés par pressage, le procédé d'accouplement des arbres d'entrée et de sortie 202 et 204 aux paliers 312 et 314 est légèrement différent dans la Fig. 3A. Par exemple, le support de palier 330 peut être monté sur une surface radialement extérieure des paliers 312 et 314. En outre, le support de palier 330 peut présenter une extension radialement vers l'intérieur qui couvre au moins en partie une ou plusieurs faces axiales des paliers. Le palier 312 et le support de palier 330 peuvent être en contact avec l'arbre de sortie 204, et des éléments de fixation de retenue 342 peuvent fixer ce contact. Une pluralité d'éléments de fixation de retenue 342 peuvent être disposés à différents emplacements autour de la circonférence de l'arbre de sortie 204. Le support de palier 330 peut comprendre un matériau non magnétique de telle sorte qu'une fuite de flux magnétique dans le support de palier 300 soit réduite ou nulle.

Les paliers 312 et 314 peuvent être accouplés à l'arbre d'entrée 202 par une force de retenue transmise entre une portion de l'organe s'étendant radialement 334 de l'arbre d'entrée 202 et l'organe de retenue 332. L'organe de retenue 332 peut s'étendre en travers du rayon de l'arbre d'entrée 202 à une extrémité et venir en prise avec des paliers 312. L'élément de fixation de retenue 340 peut être mis en prise par filetage avec l'arbre d'entrée 202 jusqu'à ce que l'élément de fixation de retenue 340 vienne en prise avec, et retienne, l'organe de retenue 332 en contact avec le palier 312.

Les paliers 312 et 314 peuvent par exemple être des paliers à gorge profonde ou des paliers à contact angulaire de haute précision.

La Fig. 3B illustre l'ensemble 300 en rapport avec la structure statique environnante. Par exemple, l'organe s'étendant radialement 334 de l'arbre d'entrée 202 peut être au moins en partie entouré par le couvercle statique 328 qui est fixé au boîtier statique 322. Le générateur 220 est également fixé au boîtier statique 322. Le boîtier statique 322 peut fournir un conduit pour acheminer un câblage 350 au générateur 220.

En outre, la Fig. 3B illustre une portion du composant entraîné 346 et de la boîte de vitesses 352 à laquelle l'ensemble d'embrayage 300 est accouplé. Le composant 346 peut être accouplé au boîtier statique 322 par le biais du palier 348. Dans certains modes de réalisation, l'arbre de sortie 204 peut s'étendre jusqu'à l'arrière du composant entraîné. La boîte de vitesses 352 peut contenir une pluralité d'engrenages (non illustrés). L'un des engrenages peut être accouplé à l'arbre d'entrée 202. La boîte de vitesses 352 peut être accouplée à la structure statique 354. L'ensemble d'embrayage 300 est une conception flottante parce qu'il n'est pas accouplé directement à une structure statique quelconque. Au contraire, l'embrayage 300 est supporté par la structure statique (354 et/ou 322) uniquement par son accouplement à la boîte de vitesses 352 et au composant entraîné 346.

Selon certains modes de réalisation, un procédé 400 d'assemblage d'un embrayage électromagnétique est illustré dans la Fig. 4. Le procédé commence au bloc 402. Au bloc 404, un arbre d'entrée est fourni. L'arbre d'entrée peut présenter une face/surface qui définit une pluralité de fentes étendues, qui peuvent s'étendre dans la direction radiale. L'arbre d'entrée définit un axe de rotation. Au bloc 406, un plateau magnétique est prévu. Le plateau magnétique peut présenter une première face qui comprend une surface de friction et une deuxième face qui définit une pluralité de cannelures. La deuxième face peut être disposée à l'opposé de la première face. Dans certains modes de réalisation, la deuxième face peut être située sur une surface de la face radialement vers l'intérieur. Le plateau magnétique et l'arbre d'entrée sont accouplés au bloc 408. Cet accouplement peut être réalisé en insérant les cannelures du plateau dans les fentes de l'arbre d'entrée. Les cannelures et les fentes peuvent venir en prise les unes dans les autres de manière à pouvoir coulisser axialement. Au bloc 410, un palier est fourni. Le palier peut présenter un chemin de roulement intérieur et un chemin de roulement extérieur. Au bloc 412, un premier organe de retenue est fourni. Dans certains modes de réalisation, un organe de retenue peut être un chemin de roulement de palier qui est ajusté par pressage sur ou dans une structure, par exemple un rotor, un boîtier, etc. Au bloc 414, le palier et le premier organe de retenue peuvent être accouplés. Par exemple, le chemin de roulement extérieur du palier peut être mis en prise avec le premier organe de retenue. Cet engagement peut empêcher le mouvement axial relatif entre le premier organe de retenue et le palier dans au moins une première direction (par exemple axialement vers l'avant ou vers l'arrière). Au bloc 416, l'arbre d'entrée et le palier sont accouplés. Cet accouplement peut être réalisé par l'engagement de l'arbre d'entrée avec le chemin de roulement intérieur du palier. Cet engagement peut être configuré pour empêcher un mouvement axial relatif entre le palier et l'arbre d'entrée. Ceci peut être réalisé par une structure, par exemple un épaulement, sur l'arbre. Au bloc 418, un deuxième organe de retenue et un élément de fixation de retenue sont fournis. Au bloc 420, le deuxième organe de retenue et l'arbre d'entrée peuvent être accouplés. Cet accouplement peut être réalisé par l'engagement du rotor d'entrée et du chemin de roulement intérieur du palier avec le deuxième organe de retenue. Ensuite, le deuxième organe de retenue et le rotor d'entrée peuvent être mis en prise avec l'élément de fixation de retenue. Cet engagement peut être configuré pour empêcher le mouvement axial relatif entre le deuxième organe de retenue, le rotor d'entrée et l'élément de fixation de retenue. En outre, cet engagement peut empêcher/résister à un mouvement axial relatif entre l'arbre d'entrée et le palier dans la direction axiale.

Un arbre de sortie peut être fourni au bloc 422. L'arbre de sortie peut définir une surface d'engagement. Au bloc 424, le palier et le premier organe de retenue peuvent être mis en prise avec l'arbre de sortie. Cet engagement peut aligner la surface d'engagement de l'arbre de sortie avec la surface de friction du plateau de telle sorte que les deux soient opposées axialement, et peut en outre aligner axialement les axes des arbres d'entrée et de sortie. Au bloc 426, un ou plusieurs éléments de fixation de retenue supplémentaires peuvent être fournis. Au bloc 428, l'arbre de sortie est accouplé au premier organe de retenue. Cet accouplement peut être réalisé en mettant en prise l'arbre de sortie et le premier organe de retenue avec le ou les éléments de fixation de retenue supplémentaires. Cet engagement empêche le mouvement axial relatif entre l'arbre de sortie et à la fois le palier et le premier organe de retenue.

Le procédé peut en outre comprendre la fourniture d'un générateur de flux magnétique. Le générateur de flux magnétique peut être inséré dans une structure qui est configurée pour réduire la fuite de flux magnétique en entourant radialement au moins une portion du générateur de flux avec un matériau approprié. Cette structure peut être formée par le rotor de sortie comme décrit ci-dessus par rapport aux Fig. 2, 3A, et 3B. Le générateur de flux peut être accouplé à une structure statique.

La Fig. 5A illustre un positionnement de l'embrayage magnétique 501 conformément à certains modes de réalisation. L'arbre de sortie peut être connecté à, et entraîner, ou recevoir une entrée, d'un démarreur-générateur électrique 505, tandis que l'arbre d'entrée peut entraîner, ou recevoir une entrée, d'une boîte de vitesses auxiliaire 503. La Fig. 5B illustre une représentation des connexions dynamiques conformément à certains modes de réalisation. Comme on peut le voir, une boîte de vitesses auxiliaire 503 peut être fixée sur le carter 507 d'une turbine. Cette fixation boîte de vitesses auxiliaire (BVA) 511 peut être configurée pour amortir les vibrations du moteur à turbine. Le démarreur-générateur 505 peut également être monté sur le carter d'un moteur à turbine avec une fixation démarreur-générateur (D/G) 509 configurée pour amortir les vibrations du moteur à turbine. L'embrayage 501 peut être monté sur la boîte de vitesses auxiliaire 503 et le démarreur-générateur 505. Les fixations d'embrayage 513, 515 peuvent être configurées pour monter l'embrayage 501 de manière flottante entre le démarreur-générateur 505 et la boîte de vitesses auxiliaire 503. L'embrayage 501 peut être attaché au démarreur-générateur et à la boîte de vitesses auxiliaire par des cannelures 517. Ceci permet d'utiliser l'embrayage sans nécessiter de fixer l'embrayage directement au carter de turbine, permet des défauts d'alignement et permet un remplacement et une réparation de l'embrayage seul ainsi qu'une réduction de la complexité de l'ensemble et peut entraîner une réduction à la fois du poids et des coûts.

La Fig. 6 illustre une vue agrandie du plateau de friction magnétique 216 et de la structure 224. Comme on peut le voir, la structure 224 peut conduire un flux magnétique. La structure 224, combinée avec les vides 226, peut diriger le flux magnétique dans le plateau de friction magnétique de manière à pouvoir établir de multiples connexions avec le plateau de friction magnétique 216. Ceci réduit les fuites en conséquence et peut produire une plus forte interaction que s'il n'existait pas d'espace vide.

Bien que des exemples soient illustrés et décrits ici, les modes de réalisation ne sont toutefois pas limités aux détails illustrés, dans la mesure où diverses modifications et variations structurelles peuvent être apportées à ces modes de réalisation par l'homme du métier dans le cadre et la plage d'équivalence des revendications.

Claims

Ensemble comprenant :
une boîte de vitesses accouplée rigidement à une structure statique ;

un composant entraîné accouplé rigidement à une autre structure statique ;

un ensemble d'embrayage flottant entre la boîte de vitesses et le composant entraîné et accouplé à ceux-ci, l'embrayage comprenant :

un arbre d'entrée ayant un axe ;

un arbre de sortie aligné avec l'arbre d'entrée, l'arbre de sortie définissant une surface d'engagement ;

un plateau de friction magnétique accouplé de manière à pouvoir coulisser axialement avec l'arbre d'entrée de telle sorte que le plateau de friction tourne avec l'arbre d'entrée, le plateau de friction magnétique ayant une face d'engagement par friction ; et

un générateur de flux magnétique, le générateur de flux magnétique étant accouplé rigidement à un boîtier statique et étant au moins en partie entouré, dans la direction radiale, par une structure configurée pour réduire la fuite d'un flux magnétique,
l'excitation du générateur de flux magnétique créant le flux magnétique qui pénètre à travers la surface d'engagement, créant ainsi une force magnétique entre la surface d'engagement et le plateau de friction magnétique qui provoque l'engagement entre la surface d'engagement et la face d'engagement par friction et
une portion de la structure définissant une pluralité de vides, la pluralité de vides dirigeant plusieurs passages du flux magnétique à travers la surface d'engagement de l'arbre de sortie.
Ensemble selon la revendication 1, dans lequel la structure est formée par l'arbre de sortie.
Ensemble selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la portion de la structure est disposée entre le générateur de flux magnétique et le plateau de friction magnétique.
Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la structure définit la surface d'engagement, et dans lequel la surface d'engagement comprend la pluralité de vides.
Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant en outre un premier palier accouplant de manière rotative l'arbre d'entrée à l'arbre de sortie.
Ensemble selon la revendication 5, comprenant en outre un deuxième palier accouplant de manière rotative l'arbre d'entrée à un couvercle statique.
Ensemble selon la revendication 6, dans lequel une portion d'arbre d'entrée (206) s'étend radialement vers l'extérieur du premier (212) et du deuxième palier (214) à un emplacement axialement entre le premier et le deuxième palier.
Ensemble selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel le premier palier (212) comprend un palier à gorge profonde.
Ensemble selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel le premier palier (212) comprend un palier à contact angulaire.
Ensemble selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, dans lequel le premier palier (212) est ajusté par pressage entre l'arbre d'entrée (206) et l'arbre de sortie (204).
Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel chacun des arbres d'entrée (206) et de sortie (204) comprend un organe de retenue empêchant un mouvement axial relatif entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie.
Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel le plateau de friction magnétique (218) définit une pluralité de cannelures pour accoupler le plateau de friction magnétique à l'arbre d'entrée.
Ensemble selon la revendication 12, dans lequel la pluralité de cannelures sont situées sur une face axiale du plateau de friction magnétique (218) qui est disposée à l'opposé de la face d'engagement par friction.
Ensemble selon la revendication 12, dans lequel la pluralité de cannelures sont situées sur une surface orientée radialement vers l'intérieur du plateau de friction magnétique (218).
Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel le générateur de flux magnétique (220) est situé à proximité d'une périphérie radialement extérieure de l'embrayage.
Procédé d'assemblage d'un embrayage électromagnétique, comprenant :
l'accouplement d'un rotor d'entrée (206) et d'un plateau magnétique (218) par insertion d'une pluralité de cannelures (236) du plateau magnétique (218) dans des fentes (238)du rotor d'entrée, les cannelures du plateau magnétique et les fentes du rotor d'entrée étant configurées pour un engagement pouvant coulisser axialement entre une première position non accouplée et une deuxième position accouplée, le rotor d'entrée comprenant une face définissant une pluralité de fentes (338) s'étendant radialement et définissant un axe de rotation, et le plateau magnétique (218) ayant une première face comprenant une surface de friction et une deuxième face définissant la pluralité de cannelures (336) ;

l'accouplement d'un palier (212) et d'un premier organe de retenue, l'engagement du palier et du premier organe de retenue étant configuré pour empêcher le mouvement axial relatif entre le palier et le premier organe de retenue dans une première direction ;

l'accouplement du rotor d'entrée (206) et du palier (212) pour empêcher le mouvement axial relatif entre le rotor d'entrée et le palier dans la première direction ;

l'engagement du rotor d'entrée (206) et d'un chemin de roulement intérieur du palier avec un deuxième organe de retenue ;

l'engagement du deuxième organe de retenue (332) et du rotor d'entrée avec un élément de fixation de retenue, l'engagement du deuxième organe de retenue (332) et du rotor d'entrée avec l'élément de fixation de retenue (340) étant configuré pour empêcher le mouvement axial relatif entre le deuxième organe de retenue, le rotor d'entrée, et l'élément de fixation de retenue, et étant en outre configuré pour empêcher le mouvement axial relatif entre le rotor d'entrée et le palier dans une deuxième direction ;

l'engagement du palier et du premier organe de retenue avec un rotor de sortie (204), l'engagement du palier et du premier organe de retenue avec le rotor de sortie plaçant une surface d'engagement du rotor de sortie en opposition axiale avec la surface de friction de la première face du plateau magnétique et le rotor de sortie étant sensiblement aligné avec le rotor d'entrée ;

l'accouplement du rotor de sortie (304) et du premier organe de retenue par engagement du rotor de sortie et du premier organe de retenue avec un ou plusieurs éléments de fixation de retenue supplémentaires (342), l'engagement du rotor de sortie et du premier organe de retenue avec le ou les éléments de fixation de retenue supplémentaires (342) et l'engagement d'un chemin de roulement extérieur du palier (212) et du premier organe de retenue avec le rotor de sortie (204) empêchant à la fois un mouvement axial relatif entre le premier organe de retenue et le palier (212) dans la deuxième direction, et un mouvement axial relatif entre le rotor de sortie (204) et le premier organe de retenue et le palier à la fois dans la première et dans la deuxième direction.
Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre :
l'insertion d'un générateur de flux magnétique (220) dans une structure configurée pour réduire une fuite de flux magnétique, la structure entourant radialement une portion du générateur de flux magnétique.
Procédé selon la revendication 17, dans lequel le rotor de sortie (204) forme la structure.
Procédé selon la revendication 17 ou 18, dans lequel une portion de la structure est disposée entre le générateur de flux magnétique (220) et le plateau de friction magnétique (218) et définit une pluralité de vides configurés pour diriger plusieurs passages du flux magnétique à travers la surface d'engagement du rotor de sortie (204).
Procédé selon l'une quelconque des revendications 17 à 19, dans lequel la structure définit la surface d'engagement (210), et dans lequel la surface d'engagement comprend la pluralité de vides.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 17 à 20, dans lequel le générateur de flux magnétique (220) est accouplé à un organe de support statique.