FR3145550A1 - Aircraft turbomachine propeller comprising an autonomous heating element supply system for defrosting and associated method - Google Patents

Aircraft turbomachine propeller comprising an autonomous heating element supply system for defrosting and associated method Download PDF

Info

Publication number
FR3145550A1
FR3145550A1 FR2301083A FR2301083A FR3145550A1 FR 3145550 A1 FR3145550 A1 FR 3145550A1 FR 2301083 A FR2301083 A FR 2301083A FR 2301083 A FR2301083 A FR 2301083A FR 3145550 A1 FR3145550 A1 FR 3145550A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
propeller
power supply
rotor
supply system
turbomachine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR2301083A
Other languages
French (fr)
Inventor
Djemouai Hadjidj
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Electrical and Power SAS
Original Assignee
Safran Electrical and Power SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Electrical and Power SAS filed Critical Safran Electrical and Power SAS
Priority to FR2301083A priority Critical patent/FR3145550A1/en
Priority to PCT/EP2024/051058 priority patent/WO2024165286A1/en
Publication of FR3145550A1 publication Critical patent/FR3145550A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C11/00Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B64C11/02Hub construction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C11/00Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B64C11/16Blades
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D15/00De-icing or preventing icing on exterior surfaces of aircraft
    • B64D15/12De-icing or preventing icing on exterior surfaces of aircraft by electric heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/02De-icing means for engines having icing phenomena
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/047Heating to prevent icing
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/0094Structural association with other electrical or electronic devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/16Synchronous generators
    • H02K19/26Synchronous generators characterised by the arrangement of exciting windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators
    • H02K7/1823Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/30Application in turbines
    • F05D2220/32Application in turbines in gas turbines
    • F05D2220/324Application in turbines in gas turbines to drive unshrouded, low solidity propeller
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/30Application in turbines
    • F05D2220/32Application in turbines in gas turbines
    • F05D2220/325Application in turbines in gas turbines to drive unshrouded, high solidity propeller
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/30Application in turbines
    • F05D2220/36Application in turbines specially adapted for the fan of turbofan engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/70Application in combination with
    • F05D2220/76Application in combination with an electrical generator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/20Rotors
    • F05D2240/30Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05D2240/303Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor related to the leading edge of a rotor blade
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/80Platforms for stationary or moving blades

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Une hélice de turbomachine d’aéronef comprenant un cône s’étendant axialement selon un axe (X) et des pales, l’hélice étant configurée pour être entrainée en rotation par un arbre de la turbomachine (A), l’hélice comprenant une pluralité d’organes de chauffage (2) et un système d’alimentation électrique (3) des organes de chauffage (2), le système d’alimentation électrique (3) étant monté dans le cône et configuré pour générer de l’énergie électrique de manière autonome à partir de la rotation de l’arbre de la turbomachine (A). Figure de l’abrégé : Figure 2An aircraft turbomachine propeller comprising a cone extending axially along an axis (X) and blades, the propeller being configured to be driven in rotation by a shaft of the turbomachine (A), the propeller comprising a plurality of heating members (2) and an electrical power supply system (3) for the heating members (2), the electrical power supply system (3) being mounted in the cone and configured to generate electrical energy autonomously from the rotation of the shaft of the turbomachine (A). Abstract figure: Figure 2

Description

Hélice de turbomachine d’aéronef comprenant un système d’alimentation autonome d’organes de chauffage pour le dégivrage et procédé associéAircraft turbomachine propeller comprising an autonomous heating element supply system for defrosting and associated method

La présente invention concerne le dégivrage d’une hélice d’une turbomachine d’un aéronef.The present invention relates to the de-icing of a propeller of a turbomachine of an aircraft.

De manière connue, un aéronef comporte une ou plusieurs turbomachines pour permettre la propulsion. Une turbomachine comporte au moins un arbre rotatif configuré pour entrainer en rotation une hélice, en particulier, via un réducteur de vitesse connu de l’homme du métier sous la désignation de RGB pour « Reduction Gear Box ». De manière connue, une hélice comporte un cône s’étendant axialement depuis lequel s’étendent une pluralité d’aubes radiales.In a known manner, an aircraft comprises one or more turbomachines to enable propulsion. A turbomachine comprises at least one rotating shaft configured to drive a propeller in rotation, in particular, via a speed reducer known to those skilled in the art under the designation RGB for “Reduction Gear Box”. In a known manner, a propeller comprises an axially extending cone from which a plurality of radial blades extend.

Au cours du vol de l’aéronef, du givre est susceptible de se former sur les pales de l’hélice. Pour le retirer, il est connu d’équiper les pales de l’hélice avec une pluralité d’organes de chauffage. De manière connue, un organe de chauffage se présente sous la forme d’un tapis chauffant comprenant une pluralité de résistances qui sont positionnées sur le bord d’attaque de l’aube mais également sur le cône. En présence de conditions givrantes, les organes de chauffage sont activés de manière intermittente afin de désolidariser les couches de givre. Les couches de givre sont ensuite éjectées du fait de la force centrifuge liée à la rotation de l’hélice.During the flight of the aircraft, frost may form on the propeller blades. To remove it, it is known to equip the propeller blades with a plurality of heating members. In a known manner, a heating member is in the form of a heating mat comprising a plurality of resistors which are positioned on the leading edge of the blade but also on the cone. In the presence of icing conditions, the heating members are activated intermittently in order to separate the layers of frost. The layers of frost are then ejected due to the centrifugal force linked to the rotation of the propeller.

Les organes de chauffage sont alimentés électriquement et il est nécessaire de prévoir une puissance électrique importante afin de dégivrer l’hélice de manière optimale. La puissance électrique est fournie au système de dégivrage par une source électrique interne à l’aéronef ou à la turbomachine. En pratique, la source électrique est positionnée dans un repère fixe tandis que les organes de chauffage sont positionnés dans un repère tournant liés aux pales. Pour permettre le transfert d’énergie, il est nécessaire de prévoir un transformateur tournant. Le transformateur tournant est relié à une source électrique via des harnais d’alimentation. La mise en place de harnais d’alimentation de la source électrique jusqu’au transformateur est complexe et augmente la masse et l’encombrement de la turbomachine. Cela est particulièrement pénalisant lors des opérations de maintenance. En outre, l’acheminement des harnais de puissance à travers plusieurs parties de la turbomachine est problématique étant donné qu’ils imposent de réaliser des rayons de courbure souvent infaisables vue l’encombrement restreint.The heating elements are electrically powered and it is necessary to provide a significant electrical power in order to de-ice the propeller optimally. The electrical power is supplied to the de-icing system by an electrical source internal to the aircraft or the turbomachine. In practice, the electrical source is positioned in a fixed reference frame while the heating elements are positioned in a rotating reference frame linked to the blades. To allow the transfer of energy, it is necessary to provide a rotating transformer. The rotating transformer is connected to an electrical source via power harnesses. The installation of power harnesses from the electrical source to the transformer is complex and increases the mass and size of the turbomachine. This is particularly penalizing during maintenance operations. In addition, the routing of the power harnesses through several parts of the turbomachine is problematic since they require the creation of bending radii that are often unfeasible given the limited space requirement.

L’invention vise à éliminer au moins certains de ces inconvénients en proposant un système d’alimentation des organes chauffants qui soit simple à installer et à maintenir tout en ayant une masse et un volume réduits.The invention aims to eliminate at least some of these drawbacks by proposing a heating element power supply system which is simple to install and maintain while having reduced mass and volume.

PRESENTATION DE L’INVENTIONPRESENTATION OF THE INVENTION

L’invention concerne une hélice de turbomachine d’aéronef comprenant un cône s’étendant axialement selon un axe et des pales, l’hélice étant configurée pour être entrainée en rotation par un arbre de la turbomachine, l’hélice comprenant une pluralité d’organes de chauffage et un système d’alimentation électrique des organes de chauffage.The invention relates to an aircraft turbomachine propeller comprising a cone extending axially along an axis and blades, the propeller being configured to be driven in rotation by a shaft of the turbomachine, the propeller comprising a plurality of heating members and a system for electrically supplying the heating members.

L’invention est remarquable en ce que le système d’alimentation électrique est monté dans le cône et configuré pour générer de l’énergie électrique de manière autonome à partir de la rotation de l’arbre de la turbomachine.The invention is remarkable in that the electrical power system is mounted in the cone and configured to generate electrical energy autonomously from the rotation of the turbomachine shaft.

Grâce à l’invention, il n’est pas nécessaire de prévoir un harnais d’alimentation, ce qui limite la masse et l’encombrement du système d’alimentation. En outre, étant donné que le système d’alimentation électrique est autonome, il n’existe aucun besoin de réaliser des étapes chronophages de connexion avec des harnais d’alimentation. Un système d’alimentation électrique peut être remplacé de manière pratique. Un montage dans le cône est avantageusement accessible. De manière avantageuse, cela permet de réaliser un dégivrage sans tenir compte des sources électriques principales de l’aéronef, ce qui présente des avantages pour leur dimensionnement en limitant les contraintes d’intégration entre la turbomachine et l’aéronef.Thanks to the invention, it is not necessary to provide a power harness, which limits the mass and size of the power supply system. In addition, since the electrical power supply system is autonomous, there is no need to carry out time-consuming connection steps with power harnesses. An electrical power supply system can be replaced in a practical manner. A mounting in the cone is advantageously accessible. Advantageously, this makes it possible to carry out de-icing without taking into account the main electrical sources of the aircraft, which has advantages for their dimensioning by limiting the integration constraints between the turbomachine and the aircraft.

De manière avantageuse, l’énergie électrique est générée directement dans un repère tournant solidaire du cône, ce qui permet de s’affranchir d’un convertisseur.Advantageously, the electrical energy is generated directly in a rotating reference point attached to the cone, which eliminates the need for a converter.

Selon un aspect, le système d’alimentation électrique comporte une génératrice synchrone à aimants permanents configurée pour générer de l’énergie électrique de manière autonome à partir de la rotation de l’arbre de la turbomachine. Une telle génératrice permet de générer un courant électrique permettant d’alimenter les organes de chauffage.In one aspect, the power supply system includes a permanent magnet synchronous generator configured to generate electrical energy autonomously from the rotation of the turbomachine shaft. Such a generator makes it possible to generate an electric current making it possible to power the heating members.

Selon un aspect, la génératrice synchrone à aimants permanents comporte un premier stator remplissant une fonction d’inducteur et un premier rotor remplissant une fonction d’induit, le premier rotor étant solidaire en rotation de l’arbre de la turbomachine. Ainsi, contrairement à une génératrice synchrone à aimants permanents traditionnelle, le premier stator remplit la fonction d’inducteur et non le premier rotor. Cela permet de générer un courant électrique directement dans le premier rotor afin d’alimenter les organes de chauffage directement dans le repère tournant. On peut avantageusement se passer d’un transformateur tournant qui nécessite une source électrique alternative et des harnais pour acheminer l’alimentation électrique jusqu’au transformateur. De préférence, le premier stator remplit une fonction d’inducteur à aimants.According to one aspect, the permanent magnet synchronous generator comprises a first stator fulfilling an inductor function and a first rotor fulfilling an armature function, the first rotor being rotationally fixed to the shaft of the turbomachine. Thus, unlike a traditional permanent magnet synchronous generator, the first stator fulfills the inductor function and not the first rotor. This makes it possible to generate an electric current directly in the first rotor in order to power the heating members directly in the rotating reference frame. It is advantageous to do without a rotating transformer which requires an alternative electrical source and harnesses to route the electrical power supply to the transformer. Preferably, the first stator fulfills a magnet inductor function.

De préférence, le premier rotor s’étend de manière radialement extérieure au premier stator. Cela permet d’alimenter au plus près les organes de chauffage situés à la périphérie extérieure de l’hélice.Preferably, the first rotor extends radially outwardly from the first stator. This makes it possible to supply the heating members located on the outer periphery of the propeller as closely as possible.

Selon un aspect, l’induit est positionné radialement à l’extérieur et l’inducteur (aimants) est positionné radialement à l’intérieur.In one aspect, the armature is positioned radially outward and the inductor (magnets) is positioned radially inward.

Selon un aspect, le système d’alimentation électrique comporte une unique machine électrique, en particulier, uniquement une génératrice synchrone à aimants permanents.In one aspect, the power supply system comprises a single electrical machine, in particular, only a permanent magnet synchronous generator.

Selon un aspect, le système d’alimentation électrique comporte une machine électrique d’alimentation comportant un deuxième stator remplissant une fonction d’inducteur et un deuxième rotor remplissant une fonction d’induit, le deuxième rotor étant solidaire en rotation de l’arbre de la turbomachine, le deuxième stator étant alimenté à partir de la génératrice synchrone à aimants permanents. De préférence, le deuxième stator est bobiné.According to one aspect, the electrical power supply system comprises an electrical power supply machine comprising a second stator fulfilling an inductor function and a second rotor fulfilling an armature function, the second rotor being rotationally fixed to the shaft of the turbomachine, the second stator being powered from the permanent magnet synchronous generator. Preferably, the second stator is wound.

Un système d’alimentation électrique à deux étages permet avantageusement d’éviter l’utilisation d’un convertisseur tournant dans le repère tournant. La machine électrique d’alimentation permet de fournir un courant d’alimentation directement aux organes de chauffage. La machine électrique d’alimentation est à inducteur bobiné et nécessite une alimentation pour devenir autonome.A two-stage power supply system advantageously avoids the use of a rotating converter in the rotating reference frame. The power supply electric machine provides a power supply current directly to the heating elements. The power supply electric machine has a wound inductor and requires a power supply to become autonomous.

Selon un aspect, le deuxième rotor s’étend de manière radialement extérieure au deuxième stator. Cela permet de synchroniser naturellement la fourniture d’énergie au repère tournant et d’alimenter au plus près les organes de chauffage situés à la périphérie extérieure de l’hélice.According to one aspect, the second rotor extends radially outwardly to the second stator. This makes it possible to naturally synchronize the supply of energy to the rotating reference and to supply as closely as possible the heating members located at the outer periphery of the propeller.

Selon un aspect, le deuxième stator est alimenté par le premier stator de la génératrice synchrone à aimants permanents.In one aspect, the second stator is powered by the first stator of the permanent magnet synchronous generator.

Selon un aspect, le système d’alimentation électrique comporte un calculateur de contrôle configuré pour convertir le courant d’alimentation fourni par la génératrice synchrone à aimants permanents en fonction du courant d’alimentation des organes de chauffage. De préférence, le calculateur de contrôle alimente directement le deuxième stator. Dans ce cas, le calculateur de contrôle appartient de préférence au repère fixe.According to one aspect, the power supply system comprises a control computer configured to convert the supply current provided by the permanent magnet synchronous generator according to the supply current of the heating members. Preferably, the control computer directly supplies the second stator. In this case, the control computer preferably belongs to the fixed reference.

Selon un aspect, la machine électrique d’alimentation est positionnée en aval de la génératrice synchrone à aimants permanents. Cela permet de limiter le porte-à faux en positionnant les équipements les plus lourds vers l’aval.In one aspect, the power supply electrical machine is positioned downstream of the permanent magnet synchronous generator. This makes it possible to limit the overhang by positioning the heaviest equipment downstream.

Selon un aspect, le système d’alimentation électrique comporte une machine électrique d’excitation comportant un troisième stator remplissant une fonction d’inducteur et un troisième rotor remplissant une fonction d’induit, le troisième rotor étant solidaire en rotation de l’arbre de la turbomachine, le troisième stator étant alimenté par la génératrice synchrone à aimants permanents, le premier rotor alimentant la machine électrique d’excitation qui alimente la machine électrique d’alimentation de manière à former un système d’alimentation électrique à trois étages. Autrement dit, le système d’alimentation électrique comporte trois génératrices en cascade qui partagent en commun un arbre fixe et un arbre tournant.In one aspect, the power supply system comprises an excitation electric machine comprising a third stator fulfilling an inductor function and a third rotor fulfilling an armature function, the third rotor being rotationally fixed to the shaft of the turbomachine, the third stator being powered by the permanent magnet synchronous generator, the first rotor powering the excitation electric machine which powers the supply electric machine so as to form a three-stage power supply system. In other words, the power supply system comprises three generators in cascade which share in common a fixed shaft and a rotating shaft.

Selon un aspect, la machine électrique d’excitation est positionnée en amont de la machine électrique d’alimentation, de préférence, en aval de la génératrice synchrone à aimants permanents. Cela permet de limiter le porte-à faux en positionnant les équipements les plus lourds vers l’aval.In one aspect, the excitation electric machine is positioned upstream of the supply electric machine, preferably downstream of the permanent magnet synchronous generator. This makes it possible to limit the overhang by positioning the heaviest equipment downstream.

Selon un aspect, le troisième rotor s’étend de manière radialement extérieure au troisième stator.In one aspect, the third rotor extends radially outwardly of the third stator.

Selon un aspect, l’hélice comprenant un repère fixe et un repère tournant solidaire en rotation du cône, chaque rotor appartient au repère tournant tandis que chaque stator appartient au repère fixe.According to one aspect, the propeller comprising a fixed reference mark and a rotating reference mark integral in rotation with the cone, each rotor belongs to the rotating reference mark while each stator belongs to the fixed reference mark.

Selon un aspect, le système d’alimentation électrique comporte un calculateur de contrôle configuré pour convertir le courant d’alimentation fourni par la génératrice synchrone à aimants permanents en fonction du courant d’alimentation des organes de chauffage.In one aspect, the power supply system includes a control computer configured to convert the power supply current provided by the permanent magnet synchronous generator based on the power supply current of the heating members.

Selon un aspect, le système d’alimentation électrique comporte un contrôleur de dégivrage configuré pour fournir au calculateur de contrôle une commande de puissance, le calculateur de contrôle étant configuré pour convertir le courant d’alimentation fourni par la génératrice synchrone à aimants permanents en fonction du courant d’alimentation des organes de chauffage et de la commande de puissance.In one aspect, the power supply system includes a defrost controller configured to provide the control computer with a power command, the control computer being configured to convert the supply current provided by the permanent magnet synchronous generator based on the supply current of the heaters and the power command.

Selon un aspect, le calculateur de contrôle est alimenté par le premier rotor de la génératrice synchrone à aimants permanents et le troisième rotor est alimenté par le calculateur de contrôle. Dans ce cas, le calculateur de contrôle appartient de préférence au repère tournant.In one aspect, the control computer is powered by the first rotor of the permanent magnet synchronous generator and the third rotor is powered by the control computer. In this case, the control computer preferably belongs to the rotating reference frame.

Selon un aspect, le système d’alimentation électrique comporte un commutateur électrique relié à une pluralité d’organes de chauffage. Le système d’alimentation électrique assure ainsi la génération et la distribution. Une commande séquentielle permet de limiter la dimension du système d’alimentation et permet son montage dans le cône. De préférence, le commutateur électrique est solidaire du repère tournant.In one aspect, the power supply system comprises an electrical switch connected to a plurality of heating members. The power supply system thus ensures generation and distribution. A sequential control makes it possible to limit the size of the power supply system and allows it to be mounted in the cone. Preferably, the electrical switch is integral with the rotating marker.

De manière avantageuse, l’intégration d’un commutateur électrique dans le système d’alimentation permet d’agréger au sein d’un même équipement l’ensemble des fonctions liées au chauffage, ce qui facilite la mise en place mais également la maintenance.Advantageously, the integration of an electrical switch in the power supply system makes it possible to aggregate all the functions linked to heating within a single piece of equipment, which facilitates both installation and maintenance.

Selon un aspect, le contrôleur de dégivrage est configuré pour fournir au commutateur électrique une commande de séquence afin de commander une alimentation séquentielle des organes de chauffage.In one aspect, the defrost controller is configured to provide the electrical switch with a sequence command to control sequential powering of the heaters.

Selon un aspect, l’hélice comprend au moins un réducteur de vitesse monté entre l’arbre de la turbomachine et le cône. Cela permet avantageusement au système d’alimentation électrique de tirer partie des paliers du réducteur de vitesse sans intégrer de paliers propres au système d’alimentation électrique. Cela permet de limiter l’entrefer dans les machines électriques et améliore ainsi la fiabilité de la génération. Il va néanmoins de soi que le système d’alimentation électrique pourrait comprendre ses propres paliers.In one aspect, the propeller comprises at least one speed reducer mounted between the shaft of the turbomachine and the cone. This advantageously allows the electrical power system to take advantage of the bearings of the speed reducer without integrating bearings specific to the electrical power system. This makes it possible to limit the air gap in the electrical machines and thus improves the reliability of the generation. It nevertheless goes without saying that the electrical power system could comprise its own bearings.

Selon un aspect, les organes de chauffage sont résistifs.In one aspect, the heating members are resistive.

L’invention concerne en outre un procédé d’utilisation d’une hélice telle que présentée précédemment, comprenant des étapes consistant à :

  • Entrainer en rotation l’arbre de turbomachine pour entrainer en rotation les pales et
  • Générer de l’énergie électrique à partir de la rotation l’arbre de turbomachine de manière à alimenter électriquement les organes de chauffage afin de dégivrer l’hélice. 
The invention further relates to a method of using a propeller as presented above, comprising steps consisting of:
  • Rotate the turbomachine shaft to rotate the blades and
  • Generate electrical energy from the rotation of the turbomachine shaft so as to electrically power the heating elements in order to defrost the propeller.

PRESENTATION DES FIGURESPRESENTATION OF FIGURES

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d’exemple, et se référant aux figures suivantes, données à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables.The invention will be better understood upon reading the description which follows, given by way of example, and referring to the following figures, given by way of non-limiting examples, in which identical references are given to similar objects.

La est une représentation schématique d’une hélice avec un système d’alimentation électrique des organes de chauffage selon l’invention.There is a schematic representation of a propeller with an electrical power supply system for the heating members according to the invention.

La est une représentation schématique d’une première forme de réalisation d’un système d’alimentation électrique.There is a schematic representation of a first embodiment of an electrical power supply system.

La est une représentation schématique d’une deuxième forme de réalisation d’un système d’alimentation électrique.There is a schematic representation of a second embodiment of an electrical power supply system.

La est une représentation schématique d’une troisième forme de réalisation d’un système d’alimentation électrique.There is a schematic representation of a third embodiment of an electrical power supply system.

Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.It should be noted that the figures set out the invention in detail to implement the invention, said figures can of course be used to better define the invention where appropriate.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

L’invention va être présentée pour un aéronef comprenant une pluralité de turbomachines à hélice pour assurer la propulsion de l’aéronef, en particulier, une pluralité de turbopropulseurs.The invention will be presented for an aircraft comprising a plurality of propeller turbomachines for providing propulsion of the aircraft, in particular, a plurality of turboprops.

En référence à la , il est représenté de manière schématique une hélice de turbomachine d’aéronef 1. L’hélice 1 comprend un cône 10, s’étendant axialement selon un axe X, orienté de l’amont vers l’aval sur la , et des pales 11 qui s’étendent, dans cet exemple, radialement par rapport à l’axe X.In reference to the , there is schematically represented an aircraft turbomachine propeller 1. The propeller 1 comprises a cone 10, extending axially along an axis X, oriented from upstream to downstream on the , and blades 11 which extend, in this example, radially relative to the X axis.

L’hélice 1 est configurée pour être entrainée en rotation par un arbre de la turbomachine A afin de faire tourner les pales 11 et générer un travail de propulsion. De manière préférée, comme illustré à la , l’hélice 1 comprend un réducteur de vitesse RED monté entre l’arbre de la turbomachine A et le cône 10 afin de modifier le rapport de vitesse. L’hélice 1 comprend un repère fixe RF et un repère tournant RT solidaire en rotation du cône 10.The propeller 1 is configured to be driven in rotation by a shaft of the turbomachine A in order to rotate the blades 11 and generate propulsion work. Preferably, as illustrated in , the propeller 1 comprises a speed reducer RED mounted between the shaft of the turbomachine A and the cone 10 in order to modify the speed ratio. The propeller 1 comprises a fixed mark RF and a rotating mark RT integral in rotation with the cone 10.

L’hélice 1 comprend une pluralité d’organes de chauffage 2 afin de permettre le dégivrage de l’hélice 1. De manière connue, un organe de chauffage 2 se présente sous la forme d’un tapis chauffant comprenant une pluralité de résistances qui sont positionnées sur un bord d’attaque d’une pale 11 et sur le cône 10. En présence de conditions givrantes, les organes de chauffage 2 sont activés de manière intermittente afin de désolidariser les couches de givre. Les couches de givre sont ensuite éjectées du fait de la force centrifuge liée à la rotation de l’hélice 1. En référence à la , l’hélice 1 comporte un système d’alimentation électrique 3 pour alimenter les organes de chauffage 2.The propeller 1 comprises a plurality of heating members 2 in order to allow the de-icing of the propeller 1. In a known manner, a heating member 2 is in the form of a heating mat comprising a plurality of resistors which are positioned on a leading edge of a blade 11 and on the cone 10. In the presence of icing conditions, the heating members 2 are activated intermittently in order to separate the layers of frost. The layers of frost are then ejected due to the centrifugal force linked to the rotation of the propeller 1. With reference to the , the propeller 1 comprises an electrical power supply system 3 for powering the heating elements 2.

Selon l’invention, le système d’alimentation électrique 3 est monté dans le cône 10 de l’hélice 1 et est autonome. Par autonome, on entend que le système d’alimentation électrique 3 génère de l’énergie électrique qu’à partir du couple mécanique fourni par l’arbre de la turbomachine A sans recourir à une source externe comme dans l’art antérieur. Cela permet avantageusement de s’affranchir de harnais d’alimentation qui augmentent la masse, l’encombrement et la complexité. Le système d’alimentation électrique 3 peut être maintenu et remplacé de manière pratique et rapide.According to the invention, the electrical power supply system 3 is mounted in the cone 10 of the propeller 1 and is autonomous. By autonomous, it is meant that the electrical power supply system 3 generates electrical energy only from the mechanical torque provided by the shaft of the turbomachine A without resorting to an external source as in the prior art. This advantageously makes it possible to do without power supply harnesses which increase the mass, size and complexity. The electrical power supply system 3 can be maintained and replaced in a practical and rapid manner.

Selon un aspect de l’invention, en référence à la , le système d’alimentation électrique 3 comporte une génératrice synchrone à aimants permanents 4 configurée pour générer de l’énergie électrique de manière autonome à partir de la rotation de l’arbre de la turbomachine A. La génératrice synchrone à aimants permanents 4 comportant un premier stator 41 remplissant une fonction d’inducteur et un premier rotor 42 remplissant une fonction d’induit, le premier rotor 42 étant solidaire en rotation de l’arbre de la turbomachine A. Cela permet avantageusement de générer un courant électrique I4 au niveau du premier rotor 42 pour alimenter les organes de chauffage 2.According to one aspect of the invention, with reference to the , the electrical power supply system 3 comprises a permanent magnet synchronous generator 4 configured to generate electrical energy autonomously from the rotation of the shaft of the turbomachine A. The permanent magnet synchronous generator 4 comprises a first stator 41 fulfilling an inductor function and a first rotor 42 fulfilling an armature function, the first rotor 42 being integral in rotation with the shaft of the turbomachine A. This advantageously makes it possible to generate an electric current I4 at the first rotor 42 to power the heating members 2.

Selon une première forme de réalisation, en référence à la , le système d’alimentation électrique 3 comprend un commutateur électrique 5 relié à une pluralité d’organes de chauffage 2. De manière avantageuse, le commutateur électrique 5 permet de commander l’alimentation séquentielle des organes de chauffage 2.According to a first embodiment, with reference to the , the electrical power supply system 3 comprises an electrical switch 5 connected to a plurality of heating members 2. Advantageously, the electrical switch 5 makes it possible to control the sequential power supply of the heating members 2.

Dans cette première forme de réalisation, le commutateur électrique 5 est alimenté directement par la génératrice synchrone à aimants permanents 4. Par la suite, on désigne « courant d’alimentation Ia » le courant qui alimente le commutateur électrique 5.In this first embodiment, the electrical switch 5 is powered directly by the permanent magnet synchronous generator 4. Hereinafter, the current which powers the electrical switch 5 is referred to as “power supply current Ia”.

Dans cet exemple, le commutateur électrique 5 est alimenté directement par le premier rotor 42 de la génératrice synchrone à aimants permanents 4 (Ia=I4). Selon un aspect, le système d’alimentation électrique 3 comporte une unique machine électrique qui est la génératrice synchrone à aimants permanents 4.In this example, the electrical switch 5 is powered directly by the first rotor 42 of the permanent magnet synchronous generator 4 (Ia=I4). According to one aspect, the electrical power supply system 3 comprises a single electrical machine which is the permanent magnet synchronous generator 4.

De manière préférée, le commutateur électrique 5 comporte en outre un convertisseur électrique 50, en particulier, un redresseur actif (piloté), afin de convertir le courant d’alimentation Ia en courant continu. Par souci de clarté et de concision, le convertisseur électrique n’est pas représenté sur les toutes les formes de réalisation de l’invention. Il est représenté sur la pour convertir le courant issu de la génératrice synchrone à aimants permanents 4. Comme illustré à la , le commutateur électrique 5 est solidarisé au repère tournant RT pour alimenter les organes de chauffage 2. Selon les architectures, il va néanmoins de soi qu’un convertisseur électrique est optionnel et que le commutateur électrique 5 pourrait être alimenté directement en alternatif. Le convertisseur électrique pourrait par ailleurs être passif (non piloté) et se présenter, par exemple, sous forme d’un pont de diodes.Preferably, the electrical switch 5 further comprises an electrical converter 50, in particular an active (controlled) rectifier, in order to convert the supply current Ia into direct current. For the sake of clarity and conciseness, the electrical converter is not shown in all embodiments of the invention. It is shown in the to convert the current from the permanent magnet synchronous generator 4. As shown in , the electrical switch 5 is secured to the rotating reference RT to supply the heating elements 2. Depending on the architectures, it nevertheless goes without saying that an electrical converter is optional and that the electrical switch 5 could be supplied directly with alternating current. The electrical converter could also be passive (not controlled) and be in the form of a diode bridge, for example.

Toujours en référence à la , le système d’alimentation 3 comporte en outre un contrôleur de dégivrage 6 configuré pour définir la stratégie de dégivrage, en particulier, une commande de puissance C1 et une commande de séquence C2 qui sont émises vers le commutateur électrique 5. Dans cet exemple, le commutateur électrique 5 comporte un convertisseur de puissance 50 qui reçoit la commande de puissance C1 pour régler la puissance désirée.Still referring to the , the power supply system 3 further comprises a defrosting controller 6 configured to define the defrosting strategy, in particular, a power command C1 and a sequence command C2 which are sent to the electrical switch 5. In this example, the electrical switch 5 comprises a power converter 50 which receives the power command C1 to adjust the desired power.

Le premier rotor 42 de la génératrice synchrone à aimants permanents 4 appartient au repère tournant RT tandis que le premier stator 41 de la génératrice synchrone à aimants permanents 4 appartient au repère fixe RF. Dans cet exemple, le premier rotor 42 et le commutateur électrique 5 sont reliés à un carter tournant 12. La génératrice synchrone à aimants permanents 4 est du type « inversé » étant donné que le premier rotor 42 s’étend de manière radialement extérieure au premier stator 41 par rapport à l’axe X. Comme illustré à la , la génératrice synchrone à aimants permanents 4 comporte une pluralité d’aimants 410 à la périphérie de son premier stator 41. Une telle architecture permet de synchroniser naturellement la fourniture d’énergie électrique avec le repère tournant RT sans ajout de dispositif supplémentaire comme un transformateur tournant dans l’état de l’art antérieur.The first rotor 42 of the permanent magnet synchronous generator 4 belongs to the rotating frame RT while the first stator 41 of the permanent magnet synchronous generator 4 belongs to the fixed frame RF. In this example, the first rotor 42 and the electrical switch 5 are connected to a rotating casing 12. The permanent magnet synchronous generator 4 is of the "inverted" type since the first rotor 42 extends radially outwardly to the first stator 41 relative to the X axis. As illustrated in FIG. , the permanent magnet synchronous generator 4 comprises a plurality of magnets 410 on the periphery of its first stator 41. Such an architecture makes it possible to naturally synchronize the supply of electrical energy with the rotating reference frame RT without adding an additional device such as a rotating transformer in the prior art.

Un tel système d’alimentation électrique 3 est avantageux étant donné qu’il comporte peu d’équipements et permet une maintenance aisée et pratique. Le système d’alimentation électrique 3 est avantageusement autonome. Lors de la rotation de l’arbre de turbomachine A, le carter tournant 12 est également entrainé, de préférence, via le réducteur RED.Such a power supply system 3 is advantageous since it comprises little equipment and allows easy and practical maintenance. The power supply system 3 is advantageously autonomous. During the rotation of the turbomachine shaft A, the rotating casing 12 is also preferably driven via the reducer RED.

La rotation du premier rotor 42 de la génératrice synchrone à aimants permanents 4 permet de générer un courant induit I4 par interaction magnétique avec les aimants 410 du premier stator 41 qui appartient au repère fixe RF.The rotation of the first rotor 42 of the permanent magnet synchronous generator 4 makes it possible to generate an induced current I4 by magnetic interaction with the magnets 410 of the first stator 41 which belongs to the fixed reference frame RF.

Le courant induit I4 correspond au courant d’alimentation Ia du commutateur électrique 5. Le contrôleur de dégivrage 6 émet une commande de puissance C1 et une commande de séquence C2 au commutateur électrique 5 qui permet de définir la stratégie de commande des organes de chauffage 2, c’est-à-dire, la puissance et la temporisation de dégivrage.The induced current I4 corresponds to the supply current Ia of the electrical switch 5. The defrost controller 6 sends a power command C1 and a sequence command C2 to the electrical switch 5 which makes it possible to define the control strategy of the heating elements 2, i.e. the power and the defrosting time delay.

Grâce à l’invention, il n’est pas nécessaire de prévoir un passage pour des harnais d’alimentation. Le système d’alimentation électrique 3 est autonome et indépendant. Cela permet de rendre les organes de dégivrage indépendants du système de génération et de distribution de l’aéronef, ce qui évite un surdimensionnement et limite les contraintes.Thanks to the invention, it is not necessary to provide a passage for power supply harnesses. The electrical power supply system 3 is autonomous and independent. This makes it possible to make the de-icing devices independent of the aircraft generation and distribution system, which avoids oversizing and limits constraints.

Dans cette première forme de réalisation, la génératrice synchrone à aimants permanents 4 est associée à un convertisseur de puissance 50 piloté dans le repère tournant RT pour gérer le niveau de puissance à fournir aux organes de chauffage 2. Cela affecte la fiabilité et la disponibilité du système d’alimentation électrique 3. Dans cette forme de réalisation, la génératrice synchrone à aimants permanents 4 doit rester active en permanence même en conditions non givrantes, ce qui augmente le risque feu et limite la durée de vie de cette dernière.In this first embodiment, the permanent magnet synchronous generator 4 is associated with a power converter 50 controlled in the rotating reference frame RT to manage the power level to be supplied to the heating elements 2. This affects the reliability and availability of the electrical power supply system 3. In this embodiment, the permanent magnet synchronous generator 4 must remain permanently active even in non-icing conditions, which increases the fire risk and limits its lifespan.

Une deuxième forme de réalisation est représentée à la . Par souci de clarté et de concision, les éléments identiques ou analogues à la première forme de réalisation ne sont pas décrits de nouveau.A second embodiment is shown in . For the sake of clarity and conciseness, elements identical or similar to the first embodiment are not described again.

Selon la deuxième forme de réalisation, en référence à la , le système d’alimentation électrique 3 comporte en outre une machine électrique d’alimentation 7 comportant un deuxième stator 71 remplissant une fonction d’inducteur et un deuxième rotor 72 remplissant une fonction d’induit. Le deuxième rotor 72 est solidaire en rotation de l’arbre de la turbomachine A. Le deuxième stator 71 est alimenté par la génératrice synchrone à aimants permanents 4, en particulier, via le premier stator 41.According to the second embodiment, with reference to the , the electrical power supply system 3 further comprises an electrical power supply machine 7 comprising a second stator 71 fulfilling an inductor function and a second rotor 72 fulfilling an armature function. The second rotor 72 is rotationally integral with the shaft of the turbomachine A. The second stator 71 is powered by the permanent magnet synchronous generator 4, in particular, via the first stator 41.

Une architecture à deux étages permet avantageusement de réduire la dimension de la génératrice synchrone à aimants permanents 4, en particulier, par la suppression du convertisseur de puissance 50 présenté à la , ce qui permet une réduction globale de la masse et de l’encombrement du système d’alimentation électrique 3.A two-stage architecture advantageously makes it possible to reduce the size of the permanent magnet synchronous generator 4, in particular, by eliminating the power converter 50 presented in FIG. , which allows an overall reduction in the mass and size of the power supply system 3.

Afin de contrôler la puissance d’alimentation électrique, le système d’alimentation électrique 3 comporte en outre un calculateur de contrôle 8. Comme illustré à la , le deuxième stator 71 est alimenté indirectement par la génératrice synchrone à aimants permanents 4 via le calculateur de contrôle 8.In order to control the power supply power, the power supply system 3 further comprises a control computer 8. As illustrated in , the second stator 71 is supplied indirectly by the permanent magnet synchronous generator 4 via the control computer 8.

Comme illustré à la , la génératrice synchrone à aimants permanents 4 génère un courant alternatif I4 dans le premier stator 41 qui est transformé par le calculateur de contrôle 8 en un courant continu I8 pour alimenter le deuxième stator 71 et générer un courant alternatif I7 dans le deuxième rotor 72 afin d’alimenter le commutateur électrique 5 (Ia=I7).As illustrated in the , the permanent magnet synchronous generator 4 generates an alternating current I4 in the first stator 41 which is transformed by the control computer 8 into a direct current I8 to supply the second stator 71 and generate an alternating current I7 in the second rotor 72 to supply the electrical switch 5 (Ia=I7).

Etant donné que le premier stator 41 et le deuxième stator 71 appartiennent au repère fixe RF, il est avantageux de placer le calculateur de contrôle 8 dans le repère fixe RF comme illustré à la . Dans cet exemple, le calculateur de contrôle 8 comporte un convertisseur électrique du type redresseur. De manière optionnelle, en référence à la , le calculateur de contrôle 8 peut également fournir un courant continu ou alternatif à d’autres charges électriques auxiliaires AUX.Since the first stator 41 and the second stator 71 belong to the fixed frame RF, it is advantageous to place the control computer 8 in the fixed frame RF as illustrated in . In this example, the control computer 8 comprises an electrical converter of the rectifier type. Optionally, with reference to the , the control computer 8 can also supply direct or alternating current to other auxiliary electrical loads AUX.

Le calculateur de contrôle 8 est configuré pour recevoir la commande de puissance C1 du contrôleur de dégivrage 6 de manière à déterminer précisément le courant I8 à fournir au deuxième stator 71.The control computer 8 is configured to receive the power command C1 from the defrost controller 6 so as to precisely determine the current I8 to be supplied to the second stator 71.

Selon un aspect, comme illustré à la , le calculateur de contrôle 8 est relié à un capteur de courant 80 configuré pour mesurer le courant I7 fourni par le deuxième rotor 72 de la machine électrique d’alimentation 7. Cela permet avantageusement au calculateur de contrôle 8 de déterminer le courant I8 à fournir au deuxième stator 71 par asservissement à partir de la commande de puissance C1 et du courant d’alimentation Ia (courant I7 fourni par le deuxième rotor 72).According to one aspect, as illustrated in , the control computer 8 is connected to a current sensor 80 configured to measure the current I7 supplied by the second rotor 72 of the electrical supply machine 7. This advantageously allows the control computer 8 to determine the current I8 to be supplied to the second stator 71 by control from the power command C1 and the supply current Ia (current I7 supplied by the second rotor 72).

Etant donné que le deuxième rotor 72 appartient au repère tournant RT et que le calculateur de contrôle 8 appartient au repère fixe RF, il est préférable d’utiliser un capteur inductif 80 sans contact. Il va de soi que le calculateur de contrôle 8 pourrait mesurer toute grandeur physique (courant ou tension) image du courant I7.Since the second rotor 72 belongs to the rotating reference frame RT and the control computer 8 belongs to the fixed reference frame RF, it is preferable to use a contactless inductive sensor 80. It goes without saying that the control computer 8 could measure any physical quantity (current or voltage) which is the image of the current I7.

Dans cette seconde forme de réalisation, la génératrice synchrone à aimants permanents 4 et le calculateur de contrôle 8 sont dimensionnés pour fournir directement la puissance d’excitation à la machine électrique d’alimentation 7, soit environ 1/10èmede la puissance des organes de chauffage 2.In this second embodiment, the permanent magnet synchronous generator 4 and the control computer 8 are sized to directly supply the excitation power to the electrical supply machine 7, i.e. approximately 1/ 10th of the power of the heating members 2.

Une troisième forme de réalisation est représentée à la . Par souci de clarté et de concision, les éléments identiques ou analogues à la deuxième forme de réalisation ne sont pas décrits de nouveau.A third embodiment is shown in . For the sake of clarity and conciseness, elements identical or similar to the second embodiment are not described again.

Selon la troisième forme de réalisation, en référence à la , le système d’alimentation électrique 3 comporte en outre une machine électrique d’excitation 9 comportant un troisième stator 91 remplissant une fonction d’induit et un troisième rotor 92 remplissant une fonction d’inducteur. Le troisième rotor 92 est solidaire en rotation de l’arbre de la turbomachine A.According to the third embodiment, with reference to the , the electrical power supply system 3 further comprises an electrical excitation machine 9 comprising a third stator 91 fulfilling an armature function and a third rotor 92 fulfilling an inductor function. The third rotor 92 is rotationally integral with the shaft of the turbomachine A.

Le troisième rotor 92 est alimenté par la génératrice synchrone à aimants permanents 4, en particulier, via le premier rotor 42. Une telle alimentation est pratique étant donné qu’ils appartiennent tous au repère tournant RT.The third rotor 92 is powered by the permanent magnet synchronous generator 4, in particular, via the first rotor 42. Such a power supply is convenient since they all belong to the rotating frame RT.

Dans cet exemple, le troisième rotor 92 de la machine électrique d’excitation 9 est alimenté indirectement par le premier rotor 42 de la génératrice synchrone à aimants permanents 4 via le calculateur de contrôle 8. Comme illustré à la , la génératrice synchrone à aimants permanents 4 génère un courant alternatif I4 dans le premier rotor 42 qui est transformé par le calculateur de contrôle 8 en courant continu I8 pour alimenter le troisième rotor 92.In this example, the third rotor 92 of the excitation electric machine 9 is supplied indirectly by the first rotor 42 of the permanent magnet synchronous generator 4 via the control computer 8. As illustrated in , the permanent magnet synchronous generator 4 generates an alternating current I4 in the first rotor 42 which is transformed by the control computer 8 into direct current I8 to supply the third rotor 92.

Le deuxième stator 71 de la machine électrique d’alimentation 7 est alimenté par le troisième stator 91 de la machine électrique d’excitation 9 comme illustré à la . De manière préférée, le troisième stator 91 de la machine électrique d’excitation 9 génère un courant alternatif qui est redressé via un redresseur 93 pour alimenter le deuxième stator 71 de la machine électrique d’alimentation 7 avec un courant continu I9. Dans cet exemple, le redresseur 93 se présente sous la forme d’un pont de diodes. La machine électrique d’alimentation 7 génère un courant alternatif I7 dans le deuxième rotor 72 afin d’alimenter le commutateur électrique 5 (Ia=I7).The second stator 71 of the supply electric machine 7 is supplied by the third stator 91 of the excitation electric machine 9 as illustrated in . Preferably, the third stator 91 of the excitation electric machine 9 generates an alternating current which is rectified via a rectifier 93 to supply the second stator 71 of the supply electric machine 7 with a direct current I9. In this example, the rectifier 93 is in the form of a diode bridge. The supply electric machine 7 generates an alternating current I7 in the second rotor 72 in order to supply the electric switch 5 (Ia=I7).

Une architecture à trois étages permet avantageusement de réduire de manière globale la masse et l’encombrement du système d’alimentation électrique 3. Avec cette architecture, la génératrice synchrone à aimants permanents 4 et la machine électrique d’excitation 9 sont de petite taille comparés à la deuxième forme de réalisation de la (environ 1/100èmede la puissance des organes de chauffage 2).A three-stage architecture advantageously makes it possible to reduce the overall mass and size of the electrical power supply system 3. With this architecture, the permanent magnet synchronous generator 4 and the electrical excitation machine 9 are small in size compared to the second embodiment of the (approximately 1/ 100th of the power of the heating elements 2).

Dans la première forme de réalisation, la génératrice synchrone à aimants permanents 4 est l’équipement principal (et unique) qui fournit la puissance électrique aux organes de chauffage 2. Dans la deuxième forme de réalisation, la génératrice synchrone à aimants permanents 4 est une source secondaire de l'excitation de la machine électrique d’alimentation 7. La génératrice synchrone à aimants permanents 4 fournit environ 10% de la puissance électrique aux organes de chauffage 2. Dans la troisième forme de réalisation, la génératrice synchrone à aimants permanents 4 est également une source secondaire de l'excitation de la machine électrique d’alimentation 7. La génératrice synchrone à aimants permanents 4 fournit environ 1% de la puissance électrique aux organes de chauffage 2.In the first embodiment, the permanent magnet synchronous generator 4 is the main (and only) equipment that supplies electrical power to the heating members 2. In the second embodiment, the permanent magnet synchronous generator 4 is a secondary source of excitation of the power supply electric machine 7. The permanent magnet synchronous generator 4 supplies approximately 10% of the electrical power to the heating members 2. In the third embodiment, the permanent magnet synchronous generator 4 is also a secondary source of excitation of the power supply electric machine 7. The permanent magnet synchronous generator 4 supplies approximately 1% of the electrical power to the heating members 2.

Etant donné que le premier rotor 42 et le troisième rotor 92 appartiennent au repère tournant RT, il est avantageux de placer le calculateur de contrôle 8 dans le repère tournant RT comme illustré à la .Since the first rotor 42 and the third rotor 92 belong to the rotating frame RT, it is advantageous to place the control computer 8 in the rotating frame RT as illustrated in .

De manière analogue à précédemment, le calculateur de contrôle 8 est configuré pour recevoir la commande de puissance C1 du contrôleur de dégivrage 6 de manière à déterminer précisément le courant I8 à fournir au troisième rotor 92.Similarly to previously, the control computer 8 is configured to receive the power command C1 from the defrosting controller 6 so as to precisely determine the current I8 to be supplied to the third rotor 92.

Selon un aspect, comme illustré à la , le calculateur de contrôle 8 est relié à un capteur de courant 81 configuré pour mesurer le courant I7 (mI7) fourni par le deuxième rotor 72 de la machine électrique d’alimentation 7. Cela permet avantageusement au calculateur de contrôle 8 de déterminer le courant I8 à fournir au troisième rotor 92 par asservissement à partir de la commande de puissance C1 et de la mesure mI7 du courant d’alimentation Ia (courant I7 fourni par le deuxième rotor 72). Etant donné que le troisième rotor 92 appartient au repère tournant RT et que le calculateur de contrôle 8 appartient au repère tournant RT, un capteur de courant 81 traditionnel peut être avantageusement utilisé.According to one aspect, as illustrated in , the control computer 8 is connected to a current sensor 81 configured to measure the current I7 (mI7) supplied by the second rotor 72 of the supply electrical machine 7. This advantageously allows the control computer 8 to determine the current I8 to be supplied to the third rotor 92 by servocontrol from the power command C1 and the measurement mI7 of the supply current Ia (current I7 supplied by the second rotor 72). Given that the third rotor 92 belongs to the rotating reference frame RT and that the control computer 8 belongs to the rotating reference frame RT, a traditional current sensor 81 can advantageously be used.

Un système d’alimentation électrique 3 à trois étages permet une intégration simple et pratique à maintenir tout en permettant un gain de poids et de masse.A three-stage 3-phase power supply system allows for simple and easy-to-maintain integration while saving weight and mass.

Afin de permettre un refroidissement optimal du système d’alimentation électrique 3, plusieurs dispositifs de refroidissement peuvent être avantageusement prévus. Par exemple, un ventilateur peut être monté dans le cône 10 pour refroidir les équipements électriques 4, 7, 9. De même, le carter tournant 12 peut être équipé d’ailettes de refroidissement. De manière avantageuse, le réducteur de vitesse comporte un circuit de refroidissement, par exemple un circuit d’huile, qui alimente un circuit de refroidissement du système d’alimentation électrique de manière synergique.In order to enable optimum cooling of the power supply system 3, several cooling devices may advantageously be provided. For example, a fan may be mounted in the cone 10 to cool the electrical equipment 4, 7, 9. Similarly, the rotating casing 12 may be equipped with cooling fins. Advantageously, the speed reducer comprises a cooling circuit, for example an oil circuit, which supplies a cooling circuit of the power supply system in a synergistic manner.

Claims (12)

Hélice (1) de turbomachine d’aéronef comprenant un cône (10) s’étendant axialement selon un axe (X) et des pales (11), l’hélice (1) étant configurée pour être entrainée en rotation par un arbre de la turbomachine (A), l’hélice comprenant une pluralité d’organes de chauffage (2) et un système d’alimentation électrique (3) des organes de chauffage (2), le système d’alimentation électrique (3) étant monté dans le cône (10) et configuré pour générer de l’énergie électrique de manière autonome à partir de la rotation de l’arbre de la turbomachine (A).Propeller (1) of an aircraft turbomachine comprising a cone (10) extending axially along an axis (X) and blades (11), the propeller (1) being configured to be driven in rotation by a shaft of the turbomachine (A), the propeller comprising a plurality of heating members (2) and an electrical power supply system (3) for the heating members (2), the electrical power supply system (3) being mounted in the cone (10) and configured to generate electrical energy autonomously from the rotation of the shaft of the turbomachine (A). Hélice (1) selon la revendication 1 dans laquelle le système d’alimentation électrique (3) comporte une génératrice synchrone à aimants permanents (4) configurée pour générer de l’énergie électrique de manière autonome à partir de la rotation de l’arbre de la turbomachine (A).Propeller (1) according to claim 1 in which the electrical power supply system (3) comprises a permanent magnet synchronous generator (4) configured to generate electrical energy autonomously from the rotation of the shaft of the turbomachine (A). Hélice (1) selon la revendication 2 dans laquelle la génératrice synchrone à aimants permanents (4) comporte un premier stator (41) remplissant une fonction d’inducteur et un premier rotor (42) remplissant une fonction d’induit, le premier rotor (42) étant solidaire en rotation de l’arbre de la turbomachine (A).Propeller (1) according to claim 2 in which the permanent magnet synchronous generator (4) comprises a first stator (41) fulfilling an inductor function and a first rotor (42) fulfilling an armature function, the first rotor (42) being integral in rotation with the shaft of the turbomachine (A). Hélice (1) selon la revendication 3 dans laquelle le premier rotor (42) s’étend de manière radialement extérieure au premier stator (41).Propeller (1) according to claim 3 in which the first rotor (42) extends radially outwardly to the first stator (41). Hélice (1) selon l’une des revendications 3 à 4 dans laquelle le système d’alimentation électrique (3) comporte une machine électrique d’alimentation (7) comportant un deuxième stator (71) remplissant une fonction d’inducteur et un deuxième rotor (72) remplissant une fonction d’induit, le deuxième rotor (72) étant solidaire en rotation de l’arbre de la turbomachine (A), le deuxième stator (71) étant alimenté à partir d’une génératrice synchrone à aimants permanents (4).Propeller (1) according to one of claims 3 to 4 in which the electrical power supply system (3) comprises an electrical power supply machine (7) comprising a second stator (71) fulfilling an inductor function and a second rotor (72) fulfilling an armature function, the second rotor (72) being integral in rotation with the shaft of the turbomachine (A), the second stator (71) being powered from a permanent magnet synchronous generator (4). Hélice (1) selon la revendication 5 dans laquelle le deuxième rotor (72) s’étend de manière radialement extérieure au deuxième stator (71).Propeller (1) according to claim 5 in which the second rotor (72) extends radially outwardly to the second stator (71). Hélice (1) selon l’une des revendications 5 à 6 dans laquelle le système d’alimentation électrique (3) comporte une machine électrique d’excitation (9) comportant un troisième stator (91) remplissant une fonction d’inducteur et un troisième rotor (92) remplissant une fonction d’induit, le troisième rotor (92) étant solidaire en rotation de l’arbre de la turbomachine (A), le troisième stator (91) étant alimenté par la génératrice synchrone à aimants permanents (4), le premier rotor (42) alimentant la machine électrique d’excitation (9) qui alimente la machine électrique d’alimentation (7) de manière à former un système d’alimentation électrique (3) à trois étages.Propeller (1) according to one of claims 5 to 6, in which the electrical power supply system (3) comprises an electrical excitation machine (9) comprising a third stator (91) fulfilling an inductor function and a third rotor (92) fulfilling an armature function, the third rotor (92) being rotationally fixed to the shaft of the turbomachine (A), the third stator (91) being powered by the permanent magnet synchronous generator (4), the first rotor (42) powering the electrical excitation machine (9) which powers the electrical power supply machine (7) so as to form a three-stage electrical power supply system (3). Hélice (1) selon l’une des revendications 1 à 7, comprenant un repère fixe (RF) et un repère tournant (RT) solidaire en rotation du cône (10), chaque rotor (42, 72, 92) appartient au repère tournant (RT) tandis que chaque stator (41, 71, 91) appartient au repère fixe (RF).Propeller (1) according to one of claims 1 to 7, comprising a fixed reference (RF) and a rotating reference (RT) integral in rotation with the cone (10), each rotor (42, 72, 92) belongs to the rotating reference (RT) while each stator (41, 71, 91) belongs to the fixed reference (RF). Hélice (1) selon l’une des revendications 1 à 8, dans laquelle le système d’alimentation électrique (3) comporte un calculateur de contrôle (8) configuré pour convertir le courant d’alimentation fourni par la génératrice synchrone à aimants permanents (4) en fonction du courant d’alimentation des organes de chauffage (2).Propeller (1) according to one of claims 1 to 8, in which the electrical power supply system (3) comprises a control computer (8) configured to convert the supply current supplied by the permanent magnet synchronous generator (4) as a function of the supply current of the heating members (2). Hélice (1) selon la revendication 9, dans laquelle le système d’alimentation électrique (3) comporte un contrôleur de dégivrage (6) configuré pour fournir au calculateur de contrôle (8) une commande de puissance (C1), le calculateur de contrôle (8) étant configuré pour convertir le courant d’alimentation fourni par la génératrice synchrone à aimants permanents (4) en fonction du courant d’alimentation des organes de chauffage (2) et de la commande de puissance (C1).Propeller (1) according to claim 9, in which the electrical power supply system (3) comprises a defrosting controller (6) configured to provide the control computer (8) with a power command (C1), the control computer (8) being configured to convert the supply current provided by the permanent magnet synchronous generator (4) as a function of the supply current of the heating members (2) and of the power command (C1). Hélice (1) selon l’une des revendications 1 à 10, dans laquelle le système d’alimentation électrique (3) comporte un commutateur électrique (5) relié à une pluralité d’organes de chauffage (2).Propeller (1) according to one of claims 1 to 10, in which the electrical power supply system (3) comprises an electrical switch (5) connected to a plurality of heating members (2). Procédé d’utilisation d’une hélice (1) selon l’une des revendications 1 à 11, comprenant des étapes consistant à :
  • Entrainer en rotation l’arbre de turbomachine (A) pour entrainer en rotation les pales (11) et
  • Générer de l’énergie électrique à partir de la rotation l’arbre de turbomachine (A) de manière à alimenter électriquement les organes de chauffage (2) afin de dégivrer l’hélice (1). 
Method of using a propeller (1) according to one of claims 1 to 11, comprising steps consisting of:
  • Rotate the turbomachine shaft (A) to rotate the blades (11) and
  • Generate electrical energy from the rotation of the turbomachine shaft (A) so as to electrically power the heating elements (2) in order to defrost the propeller (1).
FR2301083A 2023-02-06 2023-02-06 Aircraft turbomachine propeller comprising an autonomous heating element supply system for defrosting and associated method Pending FR3145550A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2301083A FR3145550A1 (en) 2023-02-06 2023-02-06 Aircraft turbomachine propeller comprising an autonomous heating element supply system for defrosting and associated method
PCT/EP2024/051058 WO2024165286A1 (en) 2023-02-06 2024-01-17 Aircraft turbomachine propeller comprising a system for autonomous supply of heating members for de-icing and associated method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2301083A FR3145550A1 (en) 2023-02-06 2023-02-06 Aircraft turbomachine propeller comprising an autonomous heating element supply system for defrosting and associated method
FR2301083 2023-02-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3145550A1 true FR3145550A1 (en) 2024-08-09

Family

ID=86329419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2301083A Pending FR3145550A1 (en) 2023-02-06 2023-02-06 Aircraft turbomachine propeller comprising an autonomous heating element supply system for defrosting and associated method

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3145550A1 (en)
WO (1) WO2024165286A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2218643B1 (en) * 2009-02-04 2011-08-31 Alenia Aeronautica S.p.A. Antiicing system for aircraft propellers
US20130039759A1 (en) * 2011-08-12 2013-02-14 Robert H. Perkinson De-icing system for modular counter rotating propeller
US20210075303A1 (en) * 2019-09-10 2021-03-11 Ratier-Figeac Sas Electric motor for a propeller engine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2218643B1 (en) * 2009-02-04 2011-08-31 Alenia Aeronautica S.p.A. Antiicing system for aircraft propellers
US20130039759A1 (en) * 2011-08-12 2013-02-14 Robert H. Perkinson De-icing system for modular counter rotating propeller
US20210075303A1 (en) * 2019-09-10 2021-03-11 Ratier-Figeac Sas Electric motor for a propeller engine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024165286A1 (en) 2024-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2494184B1 (en) Starter-generator of a turbomachine and control method therefor
EP2740191B1 (en) Device for supplying an aircraft on the ground with electricity
EP1849225B1 (en) Electric supply for an aircraft gas turbine engine equipment
EP1953085B1 (en) Circuit for supplying electricity to the electrical equipment in an aircraft including an de-icing circuit
CA2872724C (en) System for control and power supply of turbomachines of a helicopter
CA2867545C (en) Device for supplying electrical power to an aircraft on the ground
CA2480204C (en) Fixed-frequency electrical generation system and process for controlling the system
FR2979498A1 (en) MIXED MODE ENERGY GENERATION ARCHITECTURE
FR3012796A1 (en) ELECTRICAL POWER SUPPLY SYSTEM FOR AN AIRCRAFT
FR2638208A1 (en) DEVICE FOR CONTROLLING THE FLAT STEPS OF A NON-CHANNEL BLOWER AND DEVICE FOR PROPULSION OF AIRCRAFT
CA2610636A1 (en) Electrical power supply for an aircraft
FR2999824A1 (en) CIRCTUI AND METHOD FOR DISTRIBUTING POWER BETWEEN ALTERNATORS
FR2881896A1 (en) Constant frequency electric power generation system for use as e.g. main generator of aircraft, has generator, without bushes and brushes, and speed regulator that are mechanically coupled to transform mechanical energy into electric energy
FR3073569A1 (en) TURBOPROPULSEUR COMPRISING A REDUCTION MECHANISM INTEGRATING A CURRENT GENERATING DEVICE
EP2686946B1 (en) Electrical energy supply of an aircraft
EP2092634B1 (en) Method and device for electrically powering at least one induction machine on board an aircraft
WO2024165286A1 (en) Aircraft turbomachine propeller comprising a system for autonomous supply of heating members for de-icing and associated method
WO2013007615A1 (en) Power supply system for an alternator

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20240809