WO2007096493A1 - Integration d'un module demarreur/generateur dans une boite de transmission d'une turbine a gaz - Google Patents

Integration d'un module demarreur/generateur dans une boite de transmission d'une turbine a gaz Download PDF

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WO2007096493A1
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generator
pinion
gearbox
module
exciter
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Serge Berenger
Paul Kremer
Samuel Becquerelle
Alain Vassaux
Denis Vercherin
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Hispano Suiza
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    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the invention relates to gas turbines and more particularly the mounting of a starter / generator (or S / G, for "Starter / Generator”) on a gearbox, or relay box accessories.
  • a starter / generator or S / G, for "Starter / Generator”
  • S / G for "Starter / Generator
  • the field of application of the invention is that of gas turbines for aircraft engines, aircraft or helicopters, as well as for auxiliary power units (or APU, for "Auxiliary Power Unit”).
  • gearbox or accessory relay box In a gas turbine, a number of equipment, or accessories, are driven by a mechanical transmission from a mechanical power taken from a turbine shaft.
  • This mechanical transmission which comprises a set of gears housed in a housing, is called gearbox or accessory relay box.
  • Accessories include various pumps for hydraulic power generation, fuel supply, lubrication, and one or more electrical S / Gs.
  • S / G operates as an electric generator and produces a voltage that powers one or more electric power distribution centers for the aircraft or helicopter and its engine (s).
  • an S / G can function as a starter by being powered by an external energy source in order to start the gas turbine by rotating the turbine shaft to which the gearbox is connected.
  • a known type S / G comprises a main synchronous generator with a main rotor and a main stator, and an exciter having a rotor armature and a stator inductor.
  • the exciter armature powers the main rotor of the synchronous generator through a rotating diode rectifier bridge.
  • the armature of the synchronous generator produces an alternating voltage as a result of the rotation of the inductor fed by a direct current delivered by the diode bridge of the exciter, the frequency of the AC voltage produced being variable depending on the speed of rotation.
  • start mode the main rotor powered by the exciter and the main stator powered by an AC voltage from an external source operate as a synchronous motor.
  • Such a known S / G is relatively bulky equipment which is usually mounted in a particular housing on one side of the gearbox and is mechanically connected thereto.
  • the S / G includes a lubrication circuit with a lubricant reservoir and a gear pump. This results in a large footprint and mass, especially as several S / G can be mounted on the same gearbox.
  • the invention aims to propose an integration of an S / G in a gearbox of a gas turbine that allows a significant reduction in volume and bulk, while maintaining easy demountability.
  • the gearbox includes a gear train with several gears
  • the starter / generator comprises a generator with an inductor rotor and an armature stator and an exciter with an inductor stator and an armature rotor connected to the inductor of the generator, and
  • the gearbox and the S / G will share the same lubrication / cooling means.
  • the armature of the exciter is connected to the inductor of the generator by an electrical connection passing through the pinion.
  • the armature of the exciter is connected to the inductor of the synchronous generator by a rotating diode bridge forming a rectifier, the diodes may be supported by the pinion.
  • a permanent magnet generator having a rotor mounted on the common shaft.
  • the permanent magnet generator is mounted on the same side of the pinion as the exciter, so as to contribute to a good balance of the masses.
  • the S / G forms with the pinion and the shaft a module, or module S / G, which can be coupled to the gearbox or uncoupled thereof by translation.
  • the uncoupling of the S / G module or its coupling with the gearbox can be achieved by translation parallel or perpendicular to the axis of the common shaft.
  • the S / G module can be housed in a housing that has at least one opening through which the pinion can be coupled to at least one other gear of the gearbox.
  • the S / G module is housed in a housing that is sealingly connected to a housing of the gearbox.
  • the S / G module can be supplied with lubricating / cooling liquid from a gearbox circuit.
  • gearbox and the S / G are housed in a common housing.
  • the assembly formed by the shaft with the said pinion and the rotors of the generator and the exciter can be uncoupled from the gearbox by translation parallel to the axis of the shaft.
  • at least two S / G can be integrated in the gearbox, each S / G being mounted on a common shaft with a pinion of the gearbox.
  • the invention also relates to a gas turbine having an assembly formed by a transmission box and at least one starter / generator, as defined above, and an aeronautical engine or an auxiliary power unit equipped with such a gas turbine.
  • the invention also relates to a starter / generator module or S / G module that can be integrated in a gas turbine gearbox, such a module comprising a generator with an inductor rotor and an armature stator, an exciter with a stator forming inductor and an armature rotor electrically connected to the inductor of the generator, a pinion and a shaft on which the rotor of the generator and the rotor of the exciter are mounted in common with the pinion, on both sides of the pinion.
  • the S / G module can be housed in a housing that has at least one opening through which the pinion can be coupled to at least one other gearbox gear.
  • the exciter armature is connected to the inductor of the generator by an electrical connection passing through the pinion.
  • the armature of the exciter is connected to the inductor of the generator by a rotating diode bridge, the diodes being supported by the pinion.
  • the module may further comprise a permanent magnet generator having a rotor mounted on the common shaft.
  • the permanent magnet generator is disposed on the same side of the pinion as the exciter.
  • FIG. 1 is a very simplified diagram of a gas turbine engine
  • FIG. 2 is a simplified general electrical diagram of a starter / generator
  • FIG. 3 is a view very schematically showing the integration of an S / G module in a gas turbine gearbox according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 4 is a more detailed sectional view of the S / G module of FIG. 3;
  • FIGS. 5 and 6 are views very schematically showing the integration of an S / G module in a transmission box according to a variant of the first embodiment of the invention
  • FIG. 7 is a more detailed sectional view of the S / G module of FIGS. 5 and 6;
  • FIG. 8 is a view schematically showing the integration of an S / G in a transmission box according to another embodiment of the invention.
  • gas turbine engine engines such as that shown very schematically in FIG. 1, the invention being however applicable to other gas turbine engines, typically helicopter engines, as well as auxiliary gas turbine power units.
  • the engine of FIG. 1 comprises a combustion chamber 1, the combustion gases coming from chamber 1 driving a high-pressure turbine 2 and a low-pressure turbine 3.
  • the turbine 2 is coupled by a shaft to a high-pressure compressor.
  • pressure 4 supplying the combustion chamber 1 with pressurized air while the turbine 3 is coupled by another shaft to a fan 5 at the engine inlet.
  • a gearbox 7, or accessory relay box is connected by a mechanical power plug 9 to a turbine shaft and comprises a set of gears for driving various accessories, including at least one (usually two) starter / generator or S / G.
  • FIG. 2 schematically shows the general electrical diagram of an S / G comprising a synchronous generator 10, a exciter 20 and a generator 30 with permanent magnets, or PMG (for "Permanent Magnet Generator”) whose rotating parts or rotors are coaxial and mounted on the same rotary shaft of axis A.
  • PMG for "Permanent Magnet Generator”
  • the main machine synchronous generator 10 has a main rotor forming an inductor 12 and a main armature stator 14.
  • the exciter 20 has an armature rotor 22 to which is connected a rotating diode bridge 24 forming a rectifier, and an inductor stator 26
  • the PMG 30 has a rotor 32 carrying permanent magnets 34 and an armature stator 36.
  • the inductor 12 of the synchronous generator which is connected to the rectifier 24 receives direct current produced by the generator.
  • exciter and an alternating voltage is produced by the armature 14 and is transmitted by a harness 18 on an AC bus 42 of an electrical power distribution circuit such as an edge network 44 of an aircraft or helicopter.
  • a regulation circuit 40 or GCU (for "Generator Control Unit"), is powered by the PMG 30 via a harness 38.
  • the circuit 40 receives, by a line 46, an information representative of the value of the output AC voltage produced by the generator 10 and controls the direct current supplied to the inductor 26 of the exciter via a harness 28 in order to regulate the amplitude of the output voltage to a reference value, this voltage having a variable frequency depending on the speed of rotation of the tree A.
  • the regulation circuit 40 In starter mode, the regulation circuit 40 is supplied with voltage by a line 48 from the AC bus 42 (or from another source), to ensure its operation and to supply the inductor 26 of the exciter with alternating current. .
  • the armature 14 is supplied with alternating current by the harness 18 from the AC bus 42 (or from another source), the operation then being that of a synchronous motor.
  • An S / G as described above, as well as its operation and its regulation by a GCU, are of known type, the PMG, the exciter and the synchronous generator forming, in electric power generation mode, a succession of floors with amplification from one floor to another. It will be noted that the presence of the PMG is not required if the regulation circuit 40 can be powered from elsewhere. It should also be noted that The functions of the GCU could be integrated into an electronic engine control circuit, or ECU (for "Engine Control Unit").
  • FIGS 3 and 4 illustrate an embodiment of an integration, according to the invention, of a S / G module 50 in a gearbox of a gas turbine.
  • the gearbox 70 includes a housing 72 enclosing a gear train 80 and is mechanically coupled by a power link 90 to a turbine shaft of a gas turbine, such as an aircraft engine or engine turbine. helicopter engine or an APU.
  • the module S / G 50 comprises the actual S / G which is housed inside a housing or casing 52 with a pinion 86 which is inserted between two pinions 85, 87 of the gear train 80 with which it meshes.
  • the rotating parts of the synchronous generator 10, the exciter 20 and the PMG 30 forming the S / G are mounted on a shaft 54 in common with the pinion 86.
  • the synchronous generator 10 is mounted on one side of the pinion 86 while that the exciter 20 and the PMG 30 are mounted on the other side, to limit the imbalance of masses between the two sides of the pinion 86, and, consequently, to limit the cantilever of the module S / G 50 on the gearbox 70.
  • the shaft 54 is supported in the housing 52 by rolling bearings 53a, 53b.
  • the shaft 54 may be made in one piece or in several parts axially aligned and integral in rotation.
  • the rotor of the generator is inserted between two tubular parts of the shaft 54.
  • the pinion 86 can be made in one piece with the shaft 54 or a part thereof, or can be realized separately and rotatably coupled with the shaft 54 by a splined connection, for example.
  • the main rotor carrying the windings of the inductor 12 of the generator is thus mounted on the shaft 54 while the main stator carrying the windings of the armature 14 is fixed to the housing 52, inside thereof.
  • the harness 18 connected to the armature 14 passes through the housing 52 sealingly to extend outside or be connected to a connection block 55.
  • the rotor of the exciter 20 carrying the windings of the armature 22 is mounted on the shaft 54 while the stator of the exciter carrying the windings of the inductor 26 is fixed to housing 52, inside thereof.
  • the rotating diode bridge forming a rectifier is connected, on the one hand, to the armature 22 on the side of the pinion 66 where this armature is located and, on the other hand, to the inductor 12 of the synchronous generator on the other side.
  • the link between the armature 22 and the inductor 12 passes through a passage 86a formed in the pinion 86.
  • the diodes of the rotating bridge 24 are advantageously supported by the pinion 86 while being accommodated in one or more recesses 86b.
  • the power supply current of the inductor 26 of the exciter is brought by a harness 28 which is connected to a connector 56 fixed on the outer surface of the housing 52 passing therethrough in a sealed manner.
  • the PMG 30 is mounted at the end of the shaft 54, the exciter 20 being situated between the pinion 66 and the PMG 30.
  • the magnets 34 of the PMG are fixed on the shaft 54 while the windings of the armature 36 of the PMG located opposite the magnets 34 are supported by a part 37 fixed to the housing 52, inside thereof.
  • the current produced by the PMG is carried by a harness 38 which, like the harness 28, connects to the connector 56 by passing through the housing 52.
  • the PMG could be omitted.
  • the housing 52 has a generally cylindrical shape of the same axis A as the shaft 54 and comprises a portion 52a inside which the generator 10 is substantially housed, a portion 52c, inside which the exciter 20 and the PMG 30 are housed, and an intermediate portion 52b connecting the parts 52a and 52c and within which is the pinion 86. At its axial ends, the housing 52 is sealed by lids.
  • the wall of the intermediate portion 52b has openings or slots 57a, 57b formed in opposite areas of this wall and through which the pinion 86 can mesh with the pinions 85 and 87.
  • the module 50 When the module 50 is integrated in the gearbox ( Figure 4), the parts 52a and 52c of the housing 52 project outwardly from the outer faces of the opposite side walls 74, 76 of the housing 72 of the gearbox 70.
  • the module 50 can be extracted from the gearbox 70, with the pinion 86 being disengaged with respect to the pinions 85 and 87, or it can be integrated with the gearbox 70, with coupling of the gearbox 70.
  • pinion 86 to the pinions 85 and 87 by a translation movement parallel to the axis A.
  • the module 50 is shown partially extracted from the gearbox 70.
  • the extraction (uncoupling) of the module 50 or its integration (coupling) are, in this example made on the side of the wall 74 where the portion 52a of the housing 52 is located.
  • the part 52c of the housing 52 passes through coaxial circular openings 74a, 76a formed in the walls 74 and 76 and between the pinions 85 and 87, while the intermediate portion 52b of the housing 52 passes through the opening 74a.
  • the respective dimensions of the portions 52b, 52c, the openings 74a, 76a and the distance between the gears 85, 86 are chosen accordingly.
  • the part 52a carries an external flange 58, in the vicinity of its connection with the intermediate part 52b, by which flange the coupling movement of the housing is limited by abutting against the wall 74 of the housing 72, this coming into abutment coinciding with the coupling of the pinion 86 with the pinions 85 and 87.
  • the housing 52 is fixed to the housing 72, for example by bolting the flange 58 to the wall 74.
  • Other attachment modes may of course be adapted as fast fastening modes of known type with resiliently deformable locking members.
  • the outer wall of the housing fits into the openings 74a and 76a with the interposition of respective seals 74b, 76b. This provides a sealed mounting of the S / G module 50 on the gearbox 70, the lights 57a, 57b opening only inside the housing 72 when the module 50 is integrated in the gearbox.
  • a conduit 59 for supplying the S / G module 50 with cooling and lubricating liquid is provided in a boss 52d of the housing 52 and opens on the surface of the flange 58 facing the wall 74 to be connected to a pipe 78 connected to the cooling circuit
  • the sealed connection between the duct 59 and the duct 78 is made by a connection 79 through the wall 74.
  • the duct 59 is connected to a cooling circuit 14a for the armature 14. of the generator 10 and is further connected to nozzles (not shown) ensuring in particular the lubrication of the bearings 53a, 53b and forming an oil mist within the housing 52.
  • the cooling and lubricating liquid is recovered ( arrows f) in the housing 72 through the light 57a to be recirculated by the cooling and lubrication system of the gearbox.
  • the internal volume of the portion 52c of the housing 52 being isolated from the rest of the housing by the mounting of the bearing 53b substantially at the connection between the parts 52b and 52c, passages are formed in the support of the bearing 53b for the flow of liquid to the part 52c of the housing and out of it.
  • a generally cylindrical housing 52 with circular openings 74a, 76a has been described, other shapes of the housing may be adopted, with the shapes of the openings 74a, 76a being chosen accordingly.
  • FIGS. 5 to 7 illustrate an alternative embodiment of an integration, according to the invention, of a S / G module in a gearbox of a gas turbine.
  • This variant embodiment differs from that of FIGS. 3 and 4 essentially in that the S / G module 150 is integrated with the transmission box 70 at one end thereof and can be coupled to or uncoupled from the box. ci, by a translation movement perpendicular to the axis A of the S / G module.
  • the S / G module 150 differs from the module S / G 50 by the embodiment of the housing 152 of the module, the other components of the module 150, mainly the generator 10, the exciter 20, the PMG 30 and the pinion 86 mounted on the common shaft 54 being similar to those of the module 50.
  • the housing 152 has a generally cylindrical shape and, in its central part, has a tubular connection portion 152d which is integral with the housing 152 and defines an opening 153.
  • the opening 153 is in a plane and is surrounded by an external flange 158.
  • the housing 152 is connected to the casing 72 of the gearbox, at one end of this casing where an opening 73 is formed, corresponding in shape to the opening 153.
  • connection between the casing 152 and the casing 72 is made for example by bolting the flange 158 to a similar flange 73a of the housing 72 surrounding the opening 73.
  • a seal 73b between the flanges 173 and 73 allows a sealed mounting of the module S / G 150 on the gearbox 70
  • Other connection means may be used, such as known fast locking means for locking by elastically deformable elements.
  • rectangular openings 153 and 73 have been shown, other shapes may be adopted.
  • the connecting surface between the housing 152 and the housing 72 may be flat or not.
  • the integration or coupling of the S / G module 150 to the gearbox 70 and its extraction, or uncoupling relative to the gearbox is done by translation perpendicular to the axis A.
  • the pinion 86 meshes with a pinion 87 of gear train of the gearbox through openings 73 and 153.
  • a conduit 159 for supplying the S / G module 150 with cooling and lubricating liquid is provided in a boss of the connecting portion 152d and opens on the surface of the flange 158 facing the flange 73a.
  • the duct 159 is connected to a duct 178 connected to the cooling and lubricating circuit of the transmission gearbox 70.
  • the connection between the duct 159 and the duct 178 is made by a coupling 179 through the flanges 158 and 73a.
  • the circulation of the coolant and lubricant is carried out as described above about the S / G module 50, with return in the housing 72 of the gearbox through the openings 173 and 73.
  • housing 152 of generally cylindrical shape
  • other forms are possible, especially as the constraint insertion of the housing through openings in the housing 72 and between two gear gears of the gearbox does not exist.
  • a second S / G module 150 can be integrated with the transmission box at the other end thereof. It would also be possible to integrate an S / G 50 and an S / G box 150 in the same transmission box.
  • FIG. 8 illustrates another embodiment of an integration, according to the invention, of an S / G in a gearbox of a gas turbine.
  • the transmission box 70 comprises a casing 72 enclosing a gear train 80 and is mechanically coupled to a turbine shaft of a turbine. gas, such as an airplane engine turbine or helicopter engine or an APU.
  • the S / G is integrated on a gear 86 of the gear train 80 of the gearbox, the pinion 86 inserted between pinions 85 and 87.
  • An additional S / G may be integrated in the same manner on another pinion.
  • the rotating parts of the synchronous generator 10, the exciter 20 and the PMG 30 are mounted on a shaft 54 common with the pinion 86, for example forming a single piece therewith.
  • the shaft 54 is supported in the housing 72 by rolling bearings 53a, 53b.
  • the synchronous generator 10 is mounted on one side of the pinion 86 while the exciter 20 and the PMG 30 are mounted on the other side.
  • the main rotor carrying the windings of the inductor 12 of the generator is mounted on the shaft 54 while the main stator carrying the windings of the armature 14 is fixed to the housing 72.
  • the harness 18 connected to the armature 14 passes through Ie housing 72 sealingly to extend externally or be connected to a connecting block 55.
  • the rotor of the exciter 20 carrying the windings of the armature 22 is mounted on the shaft 54 while that the stator of the exciter carrying the windings of the inductor 26 is fixed to the housing 72.
  • the rotating diode bridge 24 forming a rectifier is connected, on the one hand, to the armature 22 on the side of the pinion 54 where is located this armature and, secondly connected to the inductor 12 of the synchronous generator on the other side of the pinion 86 by passing through a passage 86a formed in the pinion.
  • the diodes of the rotating bridge 24 are advantageously supported in housings 86b formed on the face of the pinion 86 facing the exciter 20, to ensure effective maintenance of the diodes avoiding their damage and that of their connections by the rotational movement.
  • the supply current of the inductor 26 of the exciter is fed by a harness 28 which connects to a connector 56 fixed on the outer surface of the housing 72 passing therethrough sealingly.
  • the PMG is housed in an axial recess 60 formed at the end of the shaft 54.
  • the magnets 34 of the PMG are fixed to the cylindrical internal surface of the recess 60 while the windings of the armature 36 of the PMG situated facing the magnets are supported by an axial rod 68 fixed to the casing 72.
  • This mounting of the PMG makes it possible to reduce the axial dimension of the S / G and thus contributes to the compactness of the assembly, the rotor and the stator of the magnet. exciter surrounding the PMG.
  • the assembly formed by the shaft 54 with the pinion 86, the rotor of the exciter 20, the rotor of the PMG 30 and the main rotor of the synchronous generator 10 can be disassembled while being extracted from the gearbox by translation in parallel. 54. In the illustrated example, this extraction is feasible from the side of the synchronous generator 10. It is then desirable, to facilitate this extraction, that the outer diameter of the rotor exciter 20 is less than the minimum distance between the teeth of the pinions which mesh with the pinion 86 (or substantially the same, less than the diameter of the pinion 86 at the intervals between the teeth). Likewise, it is desirable for the diameter of the pinion 86 at the level of the crown of the teeth to be smaller than the internal diameter of the stator of the synchronous generator 10.
  • the integration of the S / G in the gearbox with a common housing 72 according to the embodiment of FIG. 8 not only brings about a reduction in bulk and mass but in addition to benefiting the S / G from cooling and lubrication of the gearbox, the cooling and lubrication being commonly obtained by creating, by means of one or more nozzles, an oil mist inside the housing.
  • the integration according to the invention of one or more S / G in a gas turbine gearbox provides a reduction of space and mass, allows pooling resources for cooling and lubrication between the S / G and the gearbox, while allowing disassembly.
  • the dismountability and mounting of the S / G module being particularly fast and easy, it is maintained, in the case of an aircraft engine, the ability to remove an S / G module. and replace it with a quick intervention under wing of the plane.

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Abstract

Un démarreur/générateur couplé mécaniquement à une boîte de transmission de turbine à gaz comprend une génératrice (10) avec un rotor formant inducteur et un stator formant induit, et une excitatrice (20) avec un stator formant inducteur et un rotor formant induit relié à l'inducteur de la génératrice. Le rotor (12) de la génératrice et le rotor (22) de l'excitatrice sont montés sur un arbre (54) commun avec un pignon (86) de la boîte de transmission, de part et d'autre de ce pignon.

Description

Titre de l'invention
Intégration d'un module démarreur/générateur dans une boîte de transmission d'une turbine à gaz.
Arrière-plan de l'invention
L'invention concerne les turbines à gaz et plus particulièrement le montage d'un démarreur/générateur (ou S/G, pour "Starter/Generator") sur une boîte de transmission, ou boîte de relais d'accessoires. Le domaine d'application de l'invention est celui des turbines à gaz pour moteurs aéronautiques, d'avions ou d'hélicoptères, ainsi que pour des groupes auxiliaires de puissance (ou APU, pour "Auxiliary Power Unit").
Dans une turbine à gaz, un certain nombre d'équipements, ou accessoires, sont entraînés par une transmission mécanique à partir d'une puissance mécanique prélevée sur un arbre de turbine. Cette transmission mécanique, qui comprend un ensemble de pignons logés dans un carter, est dénommée boîte de transmission ou boîte de relais d'accessoires. Les accessoires comprennent notamment diverses pompes pour la production d'énergie hydraulique, l'alimentation en carburant, la lubrification, ainsi qu'un ou plusieurs S/G électriques. Lorsque la turbine à gaz est en fonctionnement, le ou chaque
S/G fonctionne comme un générateur électrique et produit une tension électrique qui alimente un ou plusieurs centres de distribution d'énergie électrique pour l'avion ou l'hélicoptère et son ou ses moteurs.
Lorsque la turbine à gaz est à l'arrêt, un S/G peut fonctionner comme démarreur en étant alimenté par une source d'énergie extérieure afin de mettre en route la turbine à gaz par mise en rotation de l'arbre de turbine auquel la boîte de transmission est connectée.
Un S/G de type connu comprend une génératrice synchrone principale avec un rotor principal et un stator principal, et une excitatrice ayant un induit au rotor et un inducteur au stator. L'induit de l'excitatrice alimente le rotor principal de la génératrice synchrone à travers un pont redresseur à diodes tournantes. En mode génération d'énergie électrique, l'induit de la génératrice synchrone produit une tension alternative par suite de l'entraînement en rotation de l'inducteur alimenté par un courant continu délivré par le pont de diodes de l'excitatrice, la fréquence de la tension alternative produite étant variable en fonction de la vitesse de rotation. En mode démarrage, le rotor principal alimenté par l'excitatrice et le stator principal alimenté par une tension alternative à partir d'une source externe fonctionnent comme un moteur synchrone.
Un tel S/G connu est un équipement relativement volumineux qui est habituellement monté dans un carter particulier sur un côté de la boîte de transmission et qui est mécaniquement relié à celle-ci. Outre les équipements électriques, le S/G comprend un circuit de lubrification avec un réservoir de lubrifiant et une pompe entraînée par engrenages. Il en résulte un encombrement et une masse importants, d'autant que plusieurs S/G peuvent être montés sur une même boîte de transmission.
Objet et résumé de l'invention
L'invention a pour but de proposer une intégration d'un S/G dans une boîte de transmission d'une turbine à gaz qui permette une réduction importante du volume et de l'encombrement, tout en préservant une démontabilité aisée.
Ce but est atteint grâce à un ensemble comprenant une boîte de transmission de turbine à gaz et au moins un démarreur/générateur, ou S/G, couplé mécaniquement à la boîte de transmission, ensemble dans lequel :
- la boîte de transmission comprend un train d'engrenages avec plusieurs pignons,
- le démarreur/générateur comprend une génératrice avec un rotor formant inducteur et un stator formant induit et une excitatrice avec un stator formant inducteur et un rotor formant induit relié à l'inducteur de la génératrice, et
- le rotor de la génératrice et le rotor de l'excitatrice sont montés sur un arbre commun avec un pignon engagé dans le train d'engrenages de la boîte de transmission, de part et d'autre de ce pignon. Un tel montage apporte une économie substantielle de masse puisque l'on peut se passer d'une liaison mécanique particulière avec la boîte de transmission, ledit pignon faisant partie de la boîte de transmission lorsque l'ensemble est monté.
Par ailleurs, par rapport à un montage du S/G sur un côté de la boîte de transmission, une diminution importante de l'encombrement et un meilleur équilibrage des masses sont obtenus par la disposition de la génératrice synchrone et de l'excitatrice de part et d'autre du pignon.
En outre, la boîte de transmission et le S/G pourront partager les mêmes moyens de lubrification/refroidissement. Avantageusement, l'induit de l'excitatrice est relié à l'inducteur de la génératrice par une liaison électrique traversant le pignon.
Avantageusement encore, l'induit de l'excitatrice étant relié à l'inducteur de la génératrice synchrone par un pont de diodes tournant formant redresseur, les diodes pourront être supportées par le pignon. II peut en outre être prévu un générateur à aimants permanents ayant un rotor monté sur l'arbre commun.
De préférence, le générateur à aimants permanents est monté du même côté du pignon que l'excitatrice, de manière à contribuer à un bon équilibrage des masses. Dans un mode de réalisation, le S/G forme avec le pignon et l'arbre un module, ou module S/G, qui peut être accouplé à la boîte de transmission ou désaccouplé de celle-ci par translation.
Le désaccouplement du module S/G ou son accouplement avec la boîte de transmission peuvent être réalisés par translation parallèlement ou perpendiculairement à l'axe de l'arbre commun.
Le module S/G peut être logé dans un boîtier qui présente au moins une ouverture à travers laquelle le pignon peut être accouplé à au moins un autre pignon de la boîte de transmission.
Avantageusement, le module S/G est logé dans un boîtier qui se raccorde de façon étanche à un carter de la boîte de transmission.
Le module S/G peut être alimenté en liquide de lubrification/refroidissement à partir d'un circuit de la boîte de transmission.
Dans un autre mode de réalisation, la boîte de transmission et le S/G sont logés dans un carter commun.
Avantageusement, alors, l'ensemble formé par l'arbre avec le dit pignon et les rotors de la génératrice et de l'excitatrice peut être désaccouplé de la boîte de transmission par translation parallèlement à l'axe de l'arbre. Dans chaque mode de réalisation, deux S/G au moins pourront être intégrés à la boîte de transmission, chaque S/G étant monté sur un arbre commun avec un pignon de la boîte de transmission.
L'invention vise aussi une turbine à gaz ayant un ensemble formé par une boîte de transmission et au moins un démarreur/ générateur, tel que défini ci-avant, ainsi qu'un moteur aéronautique ou un groupe auxiliaire de puissance équipé d'une telle turbine à gaz.
L'invention vise encore un module de démarreur/générateur ou module S/G intégrable dans une boîte de transmission de turbine à gaz, un tel module comprenant une génératrice avec un rotor formant inducteur et un stator formant induit, une excitatrice avec un stator formant inducteur et un rotor formant induit relié électriquement à l'inducteur de la génératrice, un pignon et un arbre sur lequel le rotor de la génératrice et le rotor de l'excitatrice sont montés en commun avec le pignon, de part et d'autre du pignon.
Le module S/G peut être logé dans un boîtier qui présente au moins une ouverture à travers laquelle le pignon peut être accouplé à au moins un autre pignon de boîte de transmission.
Selon une particularité du module S/G, l'induit de l'excitatrice est relié à l'inducteur de la génératrice par une liaison électrique traversant le pignon.
Selon une autre particularité du module S/G, l'induit de l'excitatrice est relié à l'inducteur de la génératrice par un pont de diodes tournant, les diodes étant supportés par le pignon. Le module peut comprendre en outre un générateur à aimants permanents ayant un rotor monté sur l'arbre commun. Avantageusement alors, le générateur à aimants permanents est disposé du même côté du pignon que l'excitatrice.
Brève description des dessins
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est un schéma très simplifié d'un moteur à turbine à gaz ; - la figure 2 est un schéma électrique général simplifié d'un démarreur/générateur ;
- la figure 3 est une vue montrant très schématiquement l'intégration d'un module S/G dans une boîte de transmission de turbine à gaz selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 4 est une vue en coupe plus détaillée du module S/G de la figure 3 ;
- les figures 5 et 6 sont des vues montrant très schématiquement l'intégration d'un module S/G dans une boîte de transmission selon une variante du premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 7 est une vue en coupe plus détaillée du module S/G des figures 5 et 6 ; et
- la figure 8 est une vue montrant schématiquement l'intégration d'un S/G dans une boîte de transmission selon un autre mode de réalisation de l'invention.
Description détaillée des modes de réalisation
Un domaine d'application de l'invention est celui des moteurs d'avions à turbine à gaz, tel que celui représenté très schématiquement sur la figure 1, l'invention étant toutefois applicable à d'autres moteurs aéronautiques à turbine à gaz, typiquement des moteurs d'hélicoptères, ainsi qu'à des groupes auxiliaires de puissance à turbine à gaz.
Le moteur de la figure 1 comprend une chambre de combustion 1, les gaz de combustion issus de la chambre 1 entraînant une turbine haute-pression 2 et une turbine basse-pression 3. La turbine 2 est couplée par un arbre à un compresseur haute-pression 4 alimentant la chambre de combustion 1 en air sous pression tandis que la turbine 3 est couplée par un autre arbre à une soufflante 5 en entrée du moteur. Une boîte de transmission 7, ou boîte de relais d'accessoires est reliée par une prise de puissance mécanique 9 à un arbre de turbine et comprend un ensemble de pignons pour l'entraînement de différents accessoires, dont au moins un (généralement deux) démarreur/générateur ou S/G. La figure 2 montre de façon simplifiée le schéma électrique général d'un S/G comprenant une génératrice synchrone 10, une excitatrice 20 et un générateur 30 à aimants permanents, ou PMG (pour "Permanent Magnet Generator") dont les parties tournantes ou rotors sont coaxiales et montées sur un même arbre rotatif d'axe A.
La génératrice synchrone 10 formant machine principale a un rotor principal formant inducteur 12 et un stator principal formant induit 14. L'excitatrice 20 a un rotor formant induit 22 auquel est relié un pont de diodes tournant 24 formant redresseur, et un stator formant inducteur 26. Le PMG 30 a un rotor 32 portant des aimants permanents 34 et un stator formant induit 36. En mode de génération d'énergie électrique, l'inducteur 12 de la génératrice synchrone qui est relié au redresseur 24 reçoit du courant continu produit par l'excitatrice et une tension alternative est produite par l'induit 14 et est transmise par un harnais 18 sur un bus AC 42 d'un circuit de distribution d'énergie électrique tel qu'un réseau de bord 44 d'un avion ou hélicoptère. Un circuit de régulation 40, ou GCU (pour "Generator Control Unit"), est alimenté par le PMG 30 via un harnais 38. Le circuit 40 reçoit par une ligne 46 une information représentative de la valeur de la tension alternative de sortie produite par la génératrice 10 et commande le courant continu fourni à l'inducteur 26 de l'excitatrice via un harnais 28 afin de réguler l'amplitude de la tension de sortie à une valeur de référence, cette tension ayant une fréquence variable en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre A.
En mode démarreur, le circuit de régulation 40 est alimenté en tension par une ligne 48 à partir du bus AC 42 (ou d'une autre source), pour assurer son fonctionnement et pour alimenter l'inducteur 26 de l'excitatrice en courant alternatif. Dans le même temps, l'induit 14 est alimenté en courant alternatif par le harnais 18 à partir du bus AC 42 (ou d'une autre source), le fonctionnement étant alors celui d'un moteur synchrone. Un S/G tel que décrit ci-avant, ainsi que son fonctionnement et sa régulation par un GCU, sont de type connu en soi, le PMG, l'excitatrice et la génératrice synchrone formant, en mode de génération de puissance électrique, une succession d'étages avec amplification d'un étage à l'autre. On notera que la présence du PMG n'est pas requise si le circuit de régulation 40 peut être alimenté par ailleurs. On notera aussi que les fonctions du GCU pourraient être intégrées à un circuit de régulation électronique du moteur, ou ECU (pour "Engine Control Unit").
Les figures 3 et 4 illustrent un mode de réalisation d'une intégration, conformément à l'invention, d'un module S/G 50 dans une boîte de transmission d'une turbine à gaz. La boîte de transmission 70 comprend un carter 72 renfermant un train d'engrenages 80 et est couplée mécaniquement par une liaison de puissance 90 à un arbre de turbine d'une turbine à gaz, telle qu'une turbine de moteur d'avion ou de moteur d'hélicoptère ou encore d'un APU. Le module S/G 50 comprend le S/G proprement dit qui est logé à l'intérieur d'un carter ou boîtier 52 avec un pignon 86 qui s'insère entre deux pignons 85, 87 du train d'engrenages 80 avec lesquels il engrène.
Les parties tournantes de la génératrice synchrone 10, de l'excitatrice 20 et du PMG 30 formant le S/G sont montées sur un arbre 54 en commun avec le pignon 86. La génératrice synchrone 10 est montée d'un côté du pignon 86 tandis que l'excitatrice 20 et le PMG 30 sont montés de l'autre côté, pour limiter le déséquilibre de masses entre les deux côtés du pignon 86, et, par conséquent, pour limiter le porte-à-faux du module S/G 50 sur la boîte de transmission 70. L'arbre 54 est supporté dans le boîtier 52 par des paliers à roulements 53a, 53b. L'arbre 54 peut être réalisé en une seule pièce ou en plusieurs parties alignées axialement et solidaires en rotation. Dans l'exemple illustré, le rotor de la génératrice est inséré entre deux parties tubulaires de l'arbre 54. Le pignon 86 peut être réalisé en une seule partie avec l'arbre 54 ou une partie de celui-ci, ou peut être réalisé séparément et couplé en rotation avec l'arbre 54 par une liaison à cannelures, par exemple.
Le rotor principal portant les enroulements de l'inducteur 12 de la génératrice est ainsi monté sur l'arbre 54 tandis que le stator principal portant les enroulements de l'induit 14 est fixé au boîtier 52, à l'intérieur de celui-ci. Le harnais 18 relié à l'induit 14 traverse le boîtier 52 de façon étanche pour se prolonger à l'extérieur ou être relié à un bloc de raccordement 55.
De façon similaire, le rotor de l'excitatrice 20 portant les enroulements de l'induit 22 est monté sur l'arbre 54 tandis que le stator de l'excitatrice portant les enroulements de l'inducteur 26 est fixé au boîtier 52, à l'intérieur de celui-ci. Le pont de diodes tournant formant redresseur est relié, d'une part, à l'induit 22 du côté du pignon 66 où se trouve cet induit et, d'autre part à l'inducteur 12 de la génératrice synchrone de l'autre côté du pignon 66. La liaison entre l'induit 22 et l'inducteur 12 passe à travers un passage 86a formé dans le pignon 86. Les diodes du pont tournant 24 sont avantageusement supportées par le pignon 86 en étant logés dans un ou plusieurs évidements 86b formés sur une face du pignon 66 tournée vers l'excitatrice 20 ou la génératrice 10. On assure ainsi un maintien efficace des diodes évitant leur endommagement et celui de leurs connexions par le mouvement de rotation. Le courant d'alimentation de l'inducteur 26 de l'excitatrice est amené par un harnais 28 qui se raccorde à un connecteur 56 fixé sur la surface externe du boîtier 52 en traversant celui-ci de façon étanche.
Dans l'exemple illustré, le PMG 30 est monté en bout d'arbre 54, l'excitatrice 20 étant située entre le pignon 66 et le PMG 30. Les aimants 34 du PMG sont fixés sur l'arbre 54 tandis que les enroulements de l'induit 36 du PMG situés en regard des aimants 34 sont supportés par une pièce 37 fixée au boîtier 52, à l'intérieur de celui-ci. Le courant produit par le PMG est transporté par un harnais 38 qui, comme le harnais 28, se raccorde au connecteur 56 en passant à travers le boîtier 52. Comme indiqué plus haut, le PMG pourrait être omis.
Le boîtier 52 a une forme générale cylindrique de même axe A que l'arbre 54 et comprend une partie 52a à l'intérieur de laquelle la génératrice 10 est essentiellement logée, une partie 52ç, à l'intérieur de laquelle l'excitatrice 20 et le PMG 30 sont logés, et une partie intermédiaire 52b raccordant les parties 52a et 52ç et à l'intérieur de laquelle se trouve le pignon 86. A ses extrémités axiales, le boîtier 52 est fermé de façon étanche par des couvercles.
La paroi de la partie intermédiaire 52b présente des ouvertures ou lumières 57a, 57b formées dans des zones opposées de cette paroi et à travers lesquelles le pignon 86 peut engrener avec les pignons 85 et 87. Lorsque le module 50 est intégré à la boîte de transmission (figure 4), les parties 52a et 52ç du boîtier 52 font saillie vers l'extérieur à partir des faces externes des parois latérales opposées 74, 76 du carter 72 de la boîte de transmission 70. Dans l'exemple des figures 3 et 4, le module 50 peut être extrait de la boîte de transmission 70, avec désaccouplement du pignon 86 par rapport aux pignons 85 et 87, ou peut être intégré à la boîte de transmission 70, avec accouplement du pignon 86 aux pignons 85 et 87, par un mouvement de translation parallèle à l'axe A. Sur la figure 3, le module 50 est représenté partiellement extrait de la boîte de transmission 70.
L'extraction (désaccouplement) du module 50 ou son intégration (accouplement) sont, dans cet exemple réalisés du côté de la paroi 74 où se trouve la partie 52a du boîtier 52. Lors du mouvement de désaccouplement ou accouplement, la partie 52ç du boîtier 52 passe à travers des ouvertures circulaires coaxiales 74a, 76a formées dans les parois 74 et 76 et entre les pignons 85 et 87, tandis que la partie intermédiaire 52b du boîtier 52 passe à travers l'ouverture 74a. Les dimensions respectives des parties 52b, 52ç, des ouvertures 74a, 76a et de la distance entre les pignons 85, 86 sont choisies en conséquence. La partie 52a porte une bride externe 58, au voisinage de son raccordement avec la partie intermédiaire 52b, bride par laquelle le mouvement d'accouplement du boîtier est limité par venue en butée contre la paroi 74 du carter 72, cette venue en butée coïncidant avec l'accouplement du pignon 86 avec les pignons 85 et 87.
Le boîtier 52 est fixé au carter 72 par exemple par boulonnage de la bride 58 sur la paroi 74. D'autres modes de fixation pourront bien entendu être adaptés comme des modes de fixation rapide de type connu avec organes de verrouillage élastiquement déformables.
Sensiblement au niveau des raccordements entre les parties 52a et 52b, et entre les parties 52b et 52ç, la paroi externe du boîtier s'ajuste dans les ouvertures 74a et 76a avec interposition de joints d'étanchéité respectifs 74b, 76b. On réalise ainsi un montage étanche du module S/G 50 sur la boîte de transmission 70, les lumières 57a, 57b s'ouvrant uniquement à l'intérieur du carter 72 lorsque le module 50 est intégré à la boîte de transmission.
Un conduit 59 d'alimentation du module S/G 50 en liquide de refroidissement et de lubrification est prévu dans un bossage 52d du boîtier 52 et s'ouvre à la surface de la bride 58 tournée vers la paroi 74 pour être raccordée à une canalisation 78 reliée au circuit de refroidisse- ment et de lubrification de la boîte de transmission 70. La liaison étanche entre le conduit 59 et la canalisation 78 est réalisée par un raccord 79 à travers la paroi 74. Le conduit 59 est relié à un circuit 14a de refroidissement de l'induit 14 de la génératrice 10 et est en outre relié à des gicleurs (non représentés) assurant notamment la lubrification des paliers 53a, 53b et formant un brouillard d'huile à l'intérieur du boîtier 52. Le liquide de refroidissement et de lubrification est récupéré (flèches f) dans le carter 72 à travers la lumière 57a pour être remis en circulation par le circuit de refroidissement et de lubrification de la boîte de transmission. Le volume interne de la partie 52ç du boîtier 52 étant isolé du reste du boîtier par le montage du palier 53b sensiblement au niveau du raccordement entre les parties 52b et 52ç, des passages sont formés dans le support du palier 53b pour la circulation du liquide vers la partie 52ç du boîtier et hors de celle-ci. Bien que l'on ait décrit un boîtier 52 généralement cylindrique avec des ouvertures 74a, 76a circulaires, d'autres formes du boîtier pourront être adoptées, les formes des ouvertures 74a, 76a étant choisies en conséquence.
En outre, bien que l'on ait montré l'intégration d'un seul module S/G 50, plusieurs tels modules, généralement deux, seront intégrés à la boîte de transmission 70, à différents niveaux du train d'engrenages.
Les figures 5 à 7 illustrent une variante de réalisation d'une intégration, conformément à l'invention, d'un module S/G dans une boîte de transmission d'une turbine à gaz. Cette variante de réalisation se distingue de celle des figures 3 et 4 essentiellement en ce que le module S/G 150 est intégré à la boîte de transmission 70 à une extrémité de celle-ci et peut être accouplé à la boîte ou désaccouplé de celle-ci, par un mouvement de translation perpendiculaire à l'axe A du module S/G. Les éléments communs aux figures 3 et 4, d'une part, et aux figures 5 à 7, d'autre part, portent les mêmes références.
Le module S/G 150 se distingue du module S/G 50 par la réalisation du boîtier 152 du module, les autres éléments constitutifs du module 150, principalement la génératrice 10, l'excitatrice 20, le PMG 30 et le pignon 86 monté sur l'arbre commun 54 étant semblables à ceux du module 50. Le boîtier 152 a une forme générale cylindrique et, dans sa partie centrale, présente une partie de raccordement tubulaire 152d qui est solidaire du boîtier 152 et définit une ouverture 153. L'ouverture 153 se situe dans un plan et est entourée par une bride externe 158. Le boîtier 152 se raccorde au carter 72 de la boîte de transmission, à une extrémité de ce carter où est formée une ouverture 73, de forme correspondante à l'ouverture 153. La liaison entre le boîtier 152 et le carter 72 est réalisée par exemple par boulonnage de la bride 158 sur une bride similaire 73a du carter 72 entourant l'ouverture 73. Un joint d'étanchéité 73b entre les brides 173 et 73 permet un montage étanche du module S/G 150 sur la boîte de transmission 70. D'autres moyens de liaison pourront être utilisés, tels que des moyens de liaison rapide connus à verrouillage par éléments élastiquement déformables. Bien que l'on ait représenté des ouvertures 153 et 73 de forme rectangulaire, d'autres formes pourront être adoptées. En outre, la surface de raccordement entre le boîtier 152 et le carter 72 pourra être plane ou non.
L'intégration ou accouplement du module S/G 150 à la boîte de transmission 70 et son extraction, ou désaccouplement par rapport à la boîte de transmission se font par translation perpendiculairement à l'axe A. Le pignon 86 engrène avec un pignon 87 du train d'engrenages de la boîte de transmission à travers les ouvertures 73 et 153.
Un conduit 159 d'alimentation du module S/G 150 en liquide de refroidissement et de lubrification est prévu dans un bossage de la partie de raccordement 152d et s'ouvre à la surface de la bride 158 tournée vers la bride 73a. Le conduit 159 est raccordé à une canalisation 178 reliée au circuit de refroidissement et de lubrification de la boîte de transmission 70. La liaison entre le conduit 159 et la canalisation 178 est réalisée par un raccord 179 à travers les brides 158 et 73a. La circulation du liquide de refroidissement et de lubrification est réalisée comme décrit plus haut à propos du module S/G 50, avec retour dans le carter 72 de la boîte de transmission à travers les ouvertures 173 et 73.
Bien que l'on ait envisagé un boîtier 152 de forme générale cylindrique, d'autres formes sont possibles, d'autant que la contrainte d'insertion du boîtier à travers des ouvertures du carter 72 et entre deux pignons du train d'engrenages de Ia boîte de transmission n'existe pas.
En outre, un deuxième module S/G 150 pourra être intégré à Ia boîte de transmission à l'autre extrémité de celle-ci. On pourrait aussi intégrer un boîtier S/G 50 et un boîtier S/G 150 dans une même boîte de transmission.
La figure 8 illustre un autre mode de réalisation d'une intégration, conformément à l'invention, d'un S/G dans une boîte de transmission d'une turbine à gaz. Des mêmes références numériques sont attribuées aux éléments communs avec ceux du mode de réalisation de la figure 4. La boîte de transmission 70 comprend un carter 72 renfermant un train d'engrenages 80 et est couplée mécaniquement à un arbre de turbine d'une turbine à gaz, telle qu'une turbine de moteur d'avion ou de moteur d'hélicoptère ou encore d'un APU. Le S/G est intégré sur un pignon 86 du train d'engrenages 80 de la boîte de transmission, le pignon 86 s'insérant entre des pignons 85 et 87. Un S/G supplémentaire pourra être intégré de la même façon sur un autre pignon. Les parties tournantes de la génératrice synchrone 10, de l'excitatrice 20 et du PMG 30 sont montées sur un arbre 54 commun avec le pignon 86, par exemple formant une seule pièce avec celui-ci. L'arbre 54 est supporté dans le carter 72 par des paliers à roulements 53a, 53b.
La génératrice synchrone 10 est montée d'un côté du pignon 86 tandis que l'excitatrice 20 et le PMG 30 sont montés de l'autre côté. Le rotor principal portant les enroulements de l'inducteur 12 de la génératrice est monté sur l'arbre 54 tandis que Ie stator principal portant les enroulements de l'induit 14 est fixé au carter 72. Le harnais 18 relié à l'induit 14 traverse Ie carter 72 de façon étanche pour se prolonger à l'extérieur ou être reliée à un bloc de raccordement 55. De façon similaire, le rotor de l'excitatrice 20 portant les enroulements de l'induit 22 est monté sur l'arbre 54 tandis que le stator de l'excitatrice portant les enroulements de l'inducteur 26 est fixé au carter 72. Le pont de diodes tournant 24 formant redresseur est relié, d'une part, à l'induit 22 du côté du pignon 54 où se trouve cet induit et, d'autre part relié à l'inducteur 12 de la génératrice synchrone de l'autre côté du pignon 86 en passant à travers un passage 86a formé dans le pignon. Les diodes du pont tournant 24 sont avantageusement supportées dans des logements 86b formés sur la face du pignon 86 tournée vers l'excitatrice 20, afin d'assurer un maintien efficace des diodes évitant leur endommagement et celui de leurs connexions par le mouvement de rotation. Le courant d'alimentation de l'inducteur 26 de l'excitatrice est amené par un harnais 28 qui se raccorde à un connecteur 56 fixé sur la surface externe du carter 72 en traversant celui-ci de façon étanche.
Dans l'exemple illustré, le PMG est logé dans un évidement axial 60 formé en bout d'arbre 54. Les aimants 34 du PMG sont fixés à la surface interne cylindrique de l'évidement 60 tandis que les enroulements de l'induit 36 du PMG situés en regard des aimants sont supportés par une tige axiale 68 fixée au carter 72. Ce montage du PMG permet de réduire la dimension axiale du S/G et contribue donc à la compacité de l'ensemble, le rotor et le stator de l'excitatrice entourant le PMG. En variante, on pourra bien entendu monter le PMG de façon décalée axialement par rapport à la génératrice avec les aimants fixés à la périphérie de l'arbre 54 et entourés par l'induit du PMG fixé au carter 72. Le courant produit par l'induit 36 est transporté par un harnais 38 qui, comme le harnais 28, se raccorde au connecteur 56 en passant de façon étanche à travers le carter 72.
L'ensemble formé par l'arbre 54 avec le pignon 86, le rotor de l'excitatrice 20, le rotor du PMG 30 et le rotor principal de la génératrice synchrone 10 peut être démonté en étant extrait de la boîte de transmission par translation parallèlement à l'axe de l'arbre 54. Dans l'exemple illustré, cette extraction est réalisable à partir du côté de la génératrice synchrone 10. Il est alors souhaitable, pour faciliter cette extraction, que le diamètre externe du rotor de l'excitatrice 20 soit inférieur à la distance minimale entre les dents des pignons qui engrènent avec le pignon 86 (ou de façon sensiblement équivalente, inférieur au diamètre du pignon 86 au niveau des intervalles entre les dents). De même, il est souhaitable que le diamètre du pignon 86 au niveau du sommet des dents soit inférieur au diamètre intérieur du stator de la génératrice synchrone 10.
L'intégration du S/G dans la boîte de transmission avec un carter commun 72 selon le mode de réalisation de la figure 8 apporte non seulement une diminution d'encombrement et de masse mais permet en outre de bénéficier, pour le S/G, des moyens de refroidissement et de lubrification de la boîte de transmission, le refroidissement et la lubrification étant couramment obtenus par création, au moyen d'un ou plusieurs gicleurs, d'un brouillard d'huile à l'intérieur du carter. L'intégration selon l'invention d'un ou plusieurs S/G dans une boîte de transmission de turbine à gaz apporte une diminution d'encombrement et de masse, permet de mutualiser des ressources pour le refroidissement et la lubrification entre le S/G et la boîte de transmission, tout en autorisant une démontabilité. Dans le mode de réalisation des figures 3 à 7, la démontabilité et le montage du module S/G étant particulièrement rapides et aisés, on préserve, dans le cas d'un moteur d'avion, la capacité de retirer un module S/G et de le remplacer par une intervention rapide sous aile de l'avion.

Claims

REVENDICATIONS
1. Ensemble comportant une boîte de transmission de turbine à gaz et au moins un démarreur/générateur couplé mécaniquement à la boîte de transmission, ensemble dans lequel :
- la boîte de transmission comprend un train d'engrenages avec plusieurs pignons,
- le démarreur/générateur comprend une génératrice avec un rotor formant inducteur et un stator formant induit et une excitatrice avec un stator formant inducteur et un rotor formant induit relié à l'inducteur de la génératrice, et
- le rotor de la génératrice et le rotor de l'excitatrice sont montés sur un arbre commun avec un pignon engagé dans le train d'engrenages de la boîte de transmission, de part et d'autre de ce pignon.
2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel l'induit de l'excitatrice est relié à l'inducteur de la génératrice par une liaison électrique traversant ledit pignon.
3. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel l'induit de l'excitatrice est relié à l'inducteur de la génératrice par un pont de diodes tournant, les diodes étant supportées par ledit pignon.
4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant en outre un générateur à aimants permanents ayant un rotor portant des aimants permanents et un stator formant induit, le rotor du générateur à aimants permanents étant monté sur ledit arbre commun.
5. Ensemble selon la revendication 4, dans lequel le générateur à aimants permanents est disposé du même côté dudit pignon que l'excitatrice.
6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le démarreur/générateur forme avec ledit pignon et l'arbre un module qui peut être accouplé à la boîte de transmission ou désaccouplé de celle-ci par translation.
7. Ensemble selon la revendication 6, dans lequel l'accou- plement ou désaccouplement du module sont réalisés parallèlement à l'axe de l'arbre commun.
8. Ensemble selon la revendication 6, dans lequel l'accouplement ou désaccouplement du module sont réalisés perpendicu- lairement à l'axe de l'arbre commun.
9. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel le module est logé dans un boîtier qui présente au moins une ouverture à travers laquelle ledit pignon peut être accouplé à au moins un autre pignon de la boîte.
10. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel le module est logé dans un boîtier qui se raccorde de façon étanche à un carter de la boîte de transmission.
11. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel le module est alimenté en liquide de lubrification/ refroidissement à partir d'un circuit de la boîte de transmission.
12. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la boîte de transmission et le démarreur/générateur sont logés dans un carter commun.
13. Ensemble selon la revendication 12, dans lequel l'ensemble formé par l'arbre avec ledit pignon et les rotors de la génératrice et de l'excitatrice peut être désaccouplé de la boîte de transmission par translation parallèlement à l'axe de l'arbre.
14. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, comportant au moins deux démarreurs/générateurs chacun monté sur un arbre commun avec un pignon de la boîte de transmission.
15. Turbine à gaz ayant une boîte de transmission couplée mécaniquement à un arbre de la turbine et au moins un démarreur/ générateur, dans laquelle la boîte de transmission et le démarreur/ générateur forment un ensemble selon l'une quelconques des revendications 1 à 14.
16. Moteur aéronautique à turbine à gaz ayant une turbine selon la revendication 15.
17. Groupe auxiliaire de puissance à turbine à gaz ayant une turbine selon la revendication 15.
18. Module de démarreur/générateur intégrable dans une boîte de transmission d'une turbine à gaz, comprenant une génératrice avec un rotor formant inducteur et un stator formant induit, une excitatrice avec un stator formant inducteur et un rotor formant induit relié à l'inducteur de la génératrice, un pignon et un arbre sur lequel le rotor de la génératrice et le rotor de l'excitatrice sont montés en commun avec le pignon, de part et d'autre du pignon.
19. Module selon la revendication 18, le module étant logé dans un boîtier qui présente au moins une ouverture à travers laquelle ledit pignon peut être couplé à au moins un autre pignon de boîte de transmission.
20. Module selon l'une quelconque des revendications 18 et 19, dans lequel l'induit de l'excitatrice est relié à l'inducteur de la génératrice par une liaison électrique traversant ledit pignon.
21. Module selon l'une quelconque des revendications 18 à 20, dans lequel l'induit de l'excitatrice est relié à l'inducteur de la génératrice par un pont de diodes tournant, les diodes étant supportées par ledit pignon.
22. Module selon l'une quelconque des revendications 18 à 21, comprenant en outre un générateur à aimants permanents ayant un rotor monté sur l'arbre commun.
23. Module selon la revendication 22, caractérisé en ce que le générateur à aimants permanents est situé du même côté dudit pignon que l'excitatrice.
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