WO2020115417A1 - Moteur electrique intelligent compact - Google Patents

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WO2020115417A1
WO2020115417A1 PCT/FR2019/052895 FR2019052895W WO2020115417A1 WO 2020115417 A1 WO2020115417 A1 WO 2020115417A1 FR 2019052895 W FR2019052895 W FR 2019052895W WO 2020115417 A1 WO2020115417 A1 WO 2020115417A1
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WO
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converter
housing
axial direction
intelligent motor
electrical
Prior art date
Application number
PCT/FR2019/052895
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English (en)
Inventor
Jérémy CUENOT
Olivier BERRY
Julie DANCHIN
Laurent CARTAILLER
Jean-Michel Bernard Paul CHASTAGNIER
José SOLER
Philip INDGE
Samuel Lewis
Original Assignee
Safran Electrical & Power
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Filing date
Publication date
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Priority to EP19842376.6A priority patent/EP3891871A1/fr
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    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft
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    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the invention relates to an intelligent electric motor, in particular for an aircraft, and more particularly to the architecture of an intelligent electric motor with decoupled multi-coils with high mechanical integration.
  • Vertical take-off and landing aircraft are increasingly used in particular in the intra-urban and inter-urban transport of goods or people.
  • Intelligent motor includes synchronous machine and electronic unit
  • the invention aims to offer a solution for solving the integration constraints mentioned above, in particular by proposing an intelligent motor, or “Smart motor” in English, the mass and volume of which are minimized while allowing simple access. components for engine maintenance and reducing electromagnetic interference while
  • an intelligent motor comprising an electromechanical converter provided with a rotating part defining an axial direction and a radial direction, an electronic control unit, electrical filtering means and a housing comprising a cooling device.
  • the electromechanical converter, the electronic control unit and the filtering means are housed inside the housing (20), and the electronic control unit comprises a static electric converter configured to supply the electromechanical converter.
  • the housing is cylindrical and the electrical converter comprises one or more electronic power card (s) forming a hollow cylinder.
  • the electrical converter forms a single hollow cylinder from a single electronic card having a tubular shape or from a plurality of electronic cards arranged together in the shape of a hollow cylinder.
  • the configuration of the electronic control unit in a tubular electronic card or in a ring formed by a plurality of electronic cards makes it possible to bring the electronic power components of the electronic control unit as close as possible to the wall of the box on which the cooling device is mounted and thus maximizes the cooling of the power electronic components which are sources of heat.
  • the electromechanical converter, the electrical converter and the filtering means can be physically separate from each other and coaxial in the axial direction.
  • Axial and modular integration also has the advantage of offering simple and easy assembly in progressive stages.
  • the electrical converter comprises connection terminals extending in a radial plane orthogonal to said axial direction allowing a electrical connection of the filtering means to the electrical converter, the connection terminals comprising a corrugated part providing elasticity to the connection terminal making it possible to offer a certain freedom of movement to the filtering means.
  • Integration is facilitated by the specific orientation of the connection between the input filtering and the static converter so as to access it from the back of the housing without the use of specific tools.
  • the motor may further comprise a paddle wheel directly connected to the electromechanical converter via a mechanical drive shaft, the electromechanical converter being arranged in the axial direction between the paddle wheel and the electronic control unit, and the blades of the wheel. with blades being in fluid communication with said cooling device so as to be traversed by a flow of air delivered by the blades of the impeller.
  • the air flow generated by the impeller driven by the rotation of the electromechanical converter irrigates both the electromechanical converter and the electronic unit.
  • the air flow is self-sustaining by the rotation of the electromechanical converter.
  • all the interconnections of the intelligent motor being inside the housing, the air flow circulating over the entire periphery of the housing does not undergo any fluid disturbance.
  • the electrical filtering means can have a cylindrical shape.
  • the cylindrical shape can have any basic shape such as for example a circular base or a polygonal base.
  • the filtering means may include one or more electronic filtering card (s) forming a tube or a tubular assembly.
  • This tubular conformation of the electrical filtering means makes it possible to facilitate the distribution and distribution of the filtering to the power elements, the number of which can easily be increased so as to be in accordance with the number of phases of the electromechanical converter.
  • the configuration of the filtering means offers modularity in terms of the number of connections and the possibility of choosing the location of the filtering in centralized mode or in distributed mode. Furthermore, this makes it possible to distribute the currents and losses uniformly in the filtering means, regardless of the number of phases of the electromechanical converter.
  • the electrical filtering means can advantageously be arranged inside the hollow cylinder formed by the electrical converter.
  • the integration of the power elements of the intelligent motor, that is to say the electric converter, inside the intelligent motor housing in a form coinciding with the cylindrical appearance of the housing and the electric converter makes it possible to integrate the electrical filtering of the input of the intelligent motor into the housing as close as possible to disturbing elements, such as the power switches of the electronic power cards, which makes it possible to reduce the wiring inductances and thus reduce the mass and the volume of the filtering.
  • the filtering means can thus be integrated inside the hollow cylinder, in a radial plane or else on a ring, the axis of revolution of which corresponds to the axis of revolution of the hollow cylinder of the electric converter, or even to the outside of the hollow cylinder on a crown whose axis of revolution corresponds to the axis of revolution of the hollow cylinder of the electric converter.
  • the electric converter can advantageously be arranged directly after the electromechanical converter in the axial direction, and the cooling device can comprise fins projecting in the radial direction from a radially external wall of the housing, the cooling device s extending in the axial direction around the electrical converter and the electromechanical converter.
  • the axial integration of the electronic unit and the electrical machine, that is to say the electromechanical converter, makes it possible to communalize the cooler potentially on the whole of the intelligent engine.
  • interphase inductances are used to filter the electromagnetic disturbances generated by the electrical converter of the electronic control unit.
  • the circular topology of the electrical converter and the circular shape of the electromechanical converter as well as the successive arrangement of the two converters in the axial direction offers the possibility of having a polyphase connection of the phases of the electromechanical converter.
  • This topology effectively makes it possible to promote the use of several phases and therefore to best distribute the losses by joule effects of the electromechanical converter and of the static electric converter.
  • the electronic control unit can also comprise a control module for the electromechanical converter, the electric converter being arranged in the axial direction between the converter
  • electromechanical and the control module are electromechanical and the control module.
  • the intelligent motor may further comprise a supervision unit housed inside the housing and in communication with said control module, said control module being arranged in the axial direction between the electrical converter and the supervision unit.
  • control electronics at one end of the intelligent motor opposite the end carrying in particular the electromechanical converter makes it possible, on the one hand, to protect it from significant electric or electromagnetic fields generated by polluting components such as switches power, and secondly, to facilitate maintenance by one side of the housing opposite the end on which is mounted the electromechanical converter.
  • the housing may have a hollow cylindrical shape closed on one side of the axial direction (DA) by a cover made of thermally conductive material, the electronic control card and / or the supervision unit being arranged in the axial direction directly opposite said cover.
  • the proximity of a support which may be metallic allows the heat flow of the electronic components to be drained via thermal interfaces and thus increase the power level at equivalent volume / mass, that is to say increasing the density of power.
  • the hollow cylinder formed by the electrical converter can be arranged in the radial direction between the electromechanical converter and the housing.
  • the filtering means can advantageously be arranged in the radial direction between the electrical converter and the housing.
  • the electronic control unit can further comprise an electromechanical converter control module arranged in the radial direction between the filtering means and the housing.
  • the intelligent motor may further comprise a supervision unit housed inside the housing and in electronic communication with said control module, said supervision unit being arranged in the radial direction between the control module and the housing.
  • a propulsion system for an aircraft comprising at least one intelligent engine as defined above.
  • FIG. 1 schematically shows a multi-rotor aircraft provided with a propulsion system according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 Figure 2 schematically shows a sectional view of an intelligent motor according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 3 schematically shows a sectional view of an intelligent motor according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is shown schematically a multi-rotor aircraft 7 provided with a propulsion system 9 according to an embodiment of the invention.
  • the propulsion system 9 comprises six rotors 1 to 6 distributed over a circle in a multi-rotor dashed line. Rotors 1 to 6 forming three pairs of rotors, the rotors of the same couple being symmetrically opposite with respect to a center of symmetry 8.
  • the first pair of rotors comprises rotors 1 and 6
  • the second pair of rotors comprises rotors 2 and 5
  • the third pair of rotors comprises rotors 3 and 4.
  • the propulsion system 9 comprises an intelligent motor 10 for each rotor 1 to 6.
  • Figure 2 is shown schematically a sectional view of an intelligent motor 10 according to a first embodiment of the invention.
  • the intelligent motor 10 illustrated in FIG. 2 comprises an electric machine 12 acting as an electromechanical converter and provided with a rotating part defining an axial direction DA and a radial direction DR.
  • Figure 2 is a sectional view along a plane comprising the axial direction DA and the radial direction DR.
  • the intelligent motor 10 further comprises an impeller 14, electrical filtering means 16, an electronic control unit 18, and a housing 20, or casing inside which the electric machine 12, the electronic unit are housed. 18 and the filtering means 16.
  • the impeller 14 is mechanically coupled to the electric machine 12 by a drive shaft 13 which allows the electric machine to drive the impeller 14.
  • the housing 20 has a hollow cylindrical shape, with, in the embodiment illustrated in Figure 2, a circular section.
  • the axis of revolution of the housing 20 is coincident with the axis of rotation DA of the electric machine 12 which is coincident with the axis of rotation of the transmission shaft 13 and the impeller 14.
  • the housing 20 comprises in the axial direction D At a first end 201 and a second end 202 opposite the first end 201. In the axial direction D A , the housing 20 is closed at its first end 201 by the impeller 14, and at its second end 202 by a cover 22.
  • the housing 20 comprises a cooling device 24 mounted on an external radial surface 203 of the housing 20.
  • the terms “internal” and “external”, and “interior” and “Outside” are used here with reference to the radial direction DR in the intelligent motor 10.
  • the cooling device 24 comprises a set of fins 240 extending radially outward from the external radial surface 203 of the housing 20 and thus forms a radiator allowing a heat exchange between the fins 240 and a flow of air F passing through. the fins 240 of the cooling device 24.
  • the flow of cooling air F is generated and supplied by vanes 140 of the impeller 14 driven by the electric machine 12 and is thus self-maintained.
  • the cooling device 24 further comprises a cylindrical cooling housing 245 disposed around the cooling fins 240.
  • the cooling housing 245 thus defined with the external radial surface 203 of the housing 20, a cooling stream 248 into which the flow of cooling air F is channeled.
  • the intelligent motor may not include impellers and a cooling case in order to reduce the mass of the intelligent motor.
  • the intelligent engine would then be cooled by the air flow generated by the rotor of the aircraft, the rotor conventionally consisting of a propeller mechanically linked directly to the mechanical rotation shaft of the intelligent engine.
  • the intelligent motor 10 comprises a housing 20 comprising a cooling device, a driving part comprising the electric machine 12, the impeller 14 and the transmission shaft 13, and an electronic part separated in the axial direction of the driving part, the electronic part notably comprising the electrical filtering means 16 and the control unit 18.
  • the intelligent motor 10 comprises an internal wall 15 extending in a radial plane comprising the radial direction DR and orthogonal to the axial direction D A and fixed to an internal radial surface 204 of the housing 20.
  • the electric machine 12 is arranged inside the box 20 upstream of the internal wall 15 while the electric filtering means 16 and the electronic control unit 18 of the part
  • upstream and downstream are used here with reference to the direction of flow of the flow of cooling air delivered represented by the arrow F in FIG. 2.
  • the electronic control unit 18 comprises a static electric converter 180 configured to supply the electric machine 12.
  • the electrical converter 180 is placed directly after the electrical machine 12 in the housing 20 of the intelligent motor 10, which makes it possible to reduce the length of the electrical connections between the electrical converter 180 and the electrical machine 12 passing through the internal wall. 15 and thus to do without interphase inductances.
  • the electric converter 180 comprises, in the embodiment illustrated in FIG. 2, six electronic cards of power 1800 arranged together to form a hollow cylinder with a hexagonal base coaxial with the electric machine 12.
  • the electrical converter would comprise a single electronic card, it could form a hollow cylinder with a circular base with an electronic power card having an annular shape, possibly with a first end and a second end facing one of the other in a direction orthogonal to the radial direction DR and to the axial direction D A.
  • the electronic cards 1800 are arranged opposite the internal surface 204 of the housing 20 to maximize the cooling of the electronic power components.
  • the filtering means 16 comprise an electronic filtering board 160 on which capacitors 162 are mounted.
  • the electronic filtering board 160 of the filtering means 16 has a hexagonal shape allowing it to be inserted into the hollow cylinder formed by the electronic boards 1800 of the electronic converter 180.
  • the hexagonal shape of the board electronics 160 cooperates with the hexagonal section of the hollow cylinder formed by the electronic power cards 1800 of the electric converter 180, which allows to adjust the electronic filtering board 160 as close as possible to the electronic power boards 1800.
  • the capacitors 162 and the electronic board 160 are housed in the hollow cylinder of the electrical converter 180.
  • Each electronic card 1800 of the electrical converter 180 comprises two connection terminals 1802 extending in a radial plane comprising the radial direction DR and orthogonal to said axial direction D A making it possible to electrically connect the electronic filtering card 160 to the electronic power cards 1800 of the electric converter 180.
  • Each connection terminal 1802 has a corrugated part providing it with elasticity which makes it possible to offer a certain freedom of movement to the electronic filtering board 160 relative to the electric converter 180.
  • the electronic control unit 18 comprises an electronic control card 182 configured to control the operation of the electric machine 12.
  • the card In the embodiment illustrated in FIG. 2, the card
  • electronic control unit 182 comprises a hexagonal shape extending in a radial plane comprising the radial direction D R and orthogonal to the axial direction D A and parallel to the filtering board 160.
  • the intelligent motor 10 further comprises an electronic supervision card 26 housed inside the housing 20 and in communication with the electronic control card 182.
  • the electronic supervision card 26 extends in a radial plane comprising the radial direction DR and orthogonal to the axial direction D A and parallel to the filtering card 160.
  • the electronic supervision card 26 is disposed opposite the cover 22, between the cover 22 and the electronic control card 182.
  • the electronic supervision card 26 allows in particular to supply the electronic control cards 1800 and to interface the intelligent motor 10 with an external supervisor.
  • the cooling device 24 is shared between the electric machine 12 and the electronic part of the intelligent motor 10 comprising the filtering means 16 and the electronic control unit 18.
  • the flow of cooling air F supplied by the blades 140 of the impeller 14 circulates along the external radial surface 203 of the housing 20 and communicates in a fluid manner with the fins 240 of the cooling device 24.
  • the external radial surface 203 of the housing 20 recovers both the heat generated by the electric machine 12 and the heat generated by the electronic part, in particular by the power converter 180 and transfers the calories to the cooling air flow F in particular via the fins 240, the air flow F then evacuates calories from the intelligent motor 10.
  • Figure 3 is schematically illustrated a sectional view of an intelligent motor 10 'according to a second embodiment of the invention.
  • Figure 3 is a sectional view along a plane comprising the axial direction D A and the radial direction DR.
  • the impeller 14 is coupled
  • the housing 20 ′ has a hollow cylindrical shape with circular section, the cylindrical shape being shorter in the axial direction D A and greater in the radial direction DR than in the first embodiment illustrated in FIG. 2.
  • the axis of revolution of the housing 20 ′ coincides with the axis of rotation D A of the electric machine 12 which coincides with the axis of rotation of the transmission shaft 13 and the impeller 14.
  • cooling 24 'of the housing 20' differs from the first embodiment illustrated in FIG. 2 in that it is produced inside the housing 20 'in the form of an internal radial and hollow crown, coaxial with the housing 20' .
  • the device is produced inside the housing 20 'in the form of an internal radial and hollow crown, coaxial with the housing 20' .
  • cooling 24 'thus forms an internal ring in the housing 20' and coaxial with the axis of revolution of the housing 20 '.
  • the crown has a circular shape in a radial plane comprising the radial direction DR and orthogonal to the axial direction D A , and a thickness in the radial direction DR.
  • the internal crown forming the cooling device 24 ' comprises passages 242' made in the thickness of the crown, the passages 242 'allowing a flow of cooling air F supplied by the blades 140 of the impeller 14 to pass through the cooling device 24 'in the axial direction DA.
  • the cooling device 24 'further comprises studs or pillars 240' of different lengths in the axial direction D A extending in the radial direction DR between an internal wall 245 and an external wall 246 of the crown.
  • FIG. 3 which represents a so-called "radial" configuration of the intelligent motor 10 ′ according to the invention
  • cooling 24 ' forms a fixed internal wall separating the housing 20' into two radial zones, an internal radial zone receiving the electric machine 12 and an external radial zone receiving the electronic control unit 18 'and the filtering means 16'.
  • the filtering means 16 ′ comprise one or more electronic filtering cards 160 ′ which form (s) a hollow cylinder, that is to say a crown, disposed inside the external radial zone of the housing. 20 ', that is to say disposed radially outside the cooling device 24'.
  • the filtering means 16 ’ include six electronic filter cards 160’ arranged together to form a hollow cylinder with a hexagonal base coaxial with the electric machine 12.
  • the filtering means 16 ' would comprise a single electronic filtering card 160', they could form a hollow cylinder with a circular base with an electronic filtering card 160 'having an annular shape, possibly with a first end and a second end opposite one another in a direction orthogonal to the radial direction DR and to the axial direction D A.
  • the electronic control unit 18 ′ comprises an electric power converter 180 ′ which includes one or more electronic control cards 1800 ′ which form (s) a hollow cylinder, that is to say a crown, disposed inside the external radial zone of the housing 20 'radially outside the crown of the filtering means 16'.
  • the crown of the electrical converter 180 ′ is arranged radially between the crown of the filter means 16 ′ and the external perimeter of the housing 20.
  • the electrical converter 180 ′ comprises six electronic cards of power 1800 ′ arranged together to form a hollow cylinder with a hexagonal base coaxial with the electric machine 12.
  • the electrical converter 180 ' could form a hollow cylinder with circular base with an electronic card of power 1800 'having an annular shape, possibly with a first end and a second end opposite one another in a direction orthogonal to the radial direction DR and to the axial direction DA.
  • the electronic control unit 18 'of the intelligent motor 10' comprises a control card 182 'configured to control the electric machine 12 and arranged, in the second embodiment illustrated in FIG. 3, in the radial direction DR between the filtering means 16 'and the housing 20' and in the axial direction DR, downstream of the electronic power cards 1800 ', in other words between the electronic power cards 1800' and the cover 22 '.
  • the 10 ’intelligent motor also includes a 26’ supervision electronic card housed inside the 20 ’housing and in communication with the 182’ control card.
  • the electronic supervision card 26 ′ has an annular shape and is arranged in the radial direction DR between the electronic control card 182 ’and the electronic filtering card 160’.
  • the electronic supervision card 26 extends in a radial plane comprising the radial direction DR and orthogonal to the axial direction DA.
  • the electronic supervision card 26 is arranged opposite the cover 22 ', the cover 22' coming to close the housing 20 'in the axial direction D A on one side of the electric machine 12 opposite the side of the electric machine 12 arranged in view of the impeller 14.
  • the electronic supervision card 26 can be placed between the cover 22 'and the electric machine 12.
  • the cooling device 24 ' is shared between the electric machine 12 and the electronic part of the intelligent motor 10' comprising the filtering means 16 'and the electronic control unit 18'.
  • the flow of cooling air F delivered by the blades 140 of the impeller 14 flows through passages 242 'and communicates fluidically with the pillars 240' and the internal and external walls 245 and 26 of the cooling device 24 '.
  • the internal and external walls 245 and 246 respectively recover the heat generated by the electric machine 12 and the heat generated by the part
  • the intelligent motor according to the invention has an architecture making it possible to reduce its mass and its volume while allowing simple access to the elements for the maintenance of the motor and by reducing electromagnetic nuisances.

Abstract

Un moteur intelligent (10, 10') comprenant un convertisseur électromécanique (12) doté d'une partie tournante définissant une direction axiale (DA) et une direction radiale (DR), une unité électronique de commande (18, 18'), des moyens de filtrage électrique (16, 160 et un boîtier (20, 20') comprenant un dispositif de refroidissement (24, 24'), le convertisseur électromécanique (12), l'unité électronique de commande (18, 18') et les moyens de filtrage (16, 16') étant logés à l'intérieur du boîtier (20, 20'), et l'unité électronique de commande (18, 18') comprenant un convertisseur électrique (180, 1800 configuré pour alimenter le convertisseur électromécanique (12). Le boîtier (20, 20') est cylindrique et le convertisseur électrique (180, 1800 comprend une ou plusieurs carte(s) électronique(s) (1800, 1800') formant un cylindre creux.

Description

Description
Titre de l'invention : MOTEUR ELECTRIQUE INTELLIGENT COMPACT
Domaine Technique
L'invention se rapporte à un moteur électrique intelligent, notamment pour un aéronef, et plus particulièrement à l’architecture d’un moteur électrique intelligent à multi-bobinages découplés à forte intégration mécanique.
Technique antérieure
Les aéronefs à décollage et atterrissage verticaux sont de plus en plus utilisés notamment dans le transport intra-urbain et inter-urbain des marchandises ou des personnes.
La révolution dans le transport aérien fait naître un besoin croissant pour la propulsion des nouveaux aéronefs, par exemple les VTOL (« Vertical Take-Off and Landing » ou aéronefs à décollage et atterrissage verticaux en français). L’énergie électrique est le principal vecteur de cette révolution, de par sa souplesse de mise en œuvre, son efficience (seule l’énergie nécessaire est produite), sa fiabilité (maintenance limitée) et principalement par la réduction potentielle de masse et volume qu’il engendre par rapport à un système de propulsion classique (thermique avec distribution d’énergie hydraulique ou pneumatique). En revanche, la puissance actuelle des moteurs électriques embarqués ne permet pas de rivaliser avec la puissance développée par un seul moteur thermique, il est donc nécessaire de multiplier le nombre de moteurs électriques.
Il est alors aisé de comprendre que les contraintes d’intégration mécatronique (masse et le volume) de l’ensemble moteur électrique, contrôleur (électronique de puissance et électronique de commande), filtrage et système de refroidissement est une problématique clef de ce changement, notamment pour maintenir un ensemble de propulsion dont la masse et l’encombrement restent faibles. Parmi les solutions techniques existantes pour les moteurs à contrôleur intégré ou moteur intelligent, il y a les moteurs intelligents à refroidissement par fluide, par exemple à refroidissement à eau. La densité de puissance du moteur seul sans son système de refroidissement peut être élevé cependant sa mise en œuvre est complexe de part un système de refroidissement indépendant.
Il est connu une architecture de moteur intelligent à multi-bobinages indépendants intégrant une boîte de vitesse et dans laquelle chaque bobinage est alimenté par un convertisseur en pont en H, mais le filtrage d’entrée n’est pas intégré. Le moteur intelligent comprend une machine synchrone et une unité électronique
successivement disposées dans une direction axiale d’un boîtier, à l’intérieur de ce boîtier, le boîtier étant muni d’un dispositif de refroidissement.
En outre, une configuration dite « direct drive » en anglais correspondant à une configuration à transmission directe du couple mécanique, c’est-à-dire sans boîte de vitesse, offre, par rapport aux moteurs intelligents intégrant une boîte de vitesse, un gain par rapport aux opérations de maintenance de la boîte de vitesse et un gain de fiabilité du moteur intelligent.
Exposé de l’invention
L'invention vise à offrir une solution permettant de résoudre les contraintes d’intégration mentionnées ci-dessus, notamment en proposant un moteur intelligent, ou « Smart motor » en anglais, dont la masse et le volume sont minimisés tout en permettant un accès simple aux éléments pour la maintenance du moteur et en réduisant les nuisances électromagnétiques tout en
s’affranchissant de l’emploi d’un convertisseur mécanique. Dans un premier objet de l’invention, il est proposé un moteur intelligent comprenant un convertisseur électromécanique doté d’une partie tournante définissant une direction axiale et une direction radiale, une unité électronique de commande, des moyens de filtrage électrique et un boîtier comprenant un dispositif de refroidissement. Le convertisseur électromécanique, l’unité électronique de commande et les moyens de filtrage sont logés à l’intérieur du boîtier (20), et l’unité électronique de commande comprend un convertisseur électrique statique configuré pour alimenter le convertisseur électromécanique. Selon une caractéristique générale du premier objet de l’invention, le boîtier est cylindrique et le convertisseur électrique comprend une ou plusieurs carte(s) électronique(s) de puissance formant un cylindre creux.
En d’autres termes, le convertisseur électrique forme un unique cylindre creux à partir d’une seule carte électronique présentant une forme tubulaire ou à partir d’une pluralité de cartes électroniques disposées ensemble en forme de cylindre creux.
La configuration de l’unité de commande électronique en une carte électronique tubulaire ou en une couronne formée par une pluralité de cartes électroniques permet de rapprocher les composants électroniques de puissance de l’unité de commande électronique au plus près de la paroi du boîtier sur laquelle est montée le dispositif de refroidissement et ainsi de maximiser le refroidissement des composants électroniques de puissance qui sont des sources de chaleur.
Avantageusement, le convertisseur électromécanique, le convertisseur électrique et les moyens de filtrage peuvent être physiquement distincts les uns des autres et coaxiaux selon la direction axiale.
La distinction spatiale des différents éléments sous forme de modules distincts ou de cartes distinctes permet de segmenter les différentes parties du moteur intelligent, d’une part, afin de limiter les perturbations électromagnétiques sur les composants sensibles, et, d’autre part, afin rendre interchangeable les différentes parties composant le moteur intelligent en fonction notamment des besoins ou des applications visés à l’aide de briques technologique développées
séparément.
L’intégration axiale et modulaire présente aussi l’avantage de proposer un montage simple et aisé en étapes progressives.
L’intégration des différents éléments du moteur intelligent au travers de différents sous-items permet de séparer distinctement les différents domaines : niveau de puissance différents, domaine technique différents (électrotechnique,
électronique de puissance, électronique numérique, etc.).
De préférence, le convertisseur électrique comprend des bornes de connexion s’étendant dans un plan radial orthogonal à ladite direction axiale permettant un raccordement électrique des moyens de filtrage au convertisseur électrique, les bornes de connexion comportant une partie ondulée fournissant une élasticité à la borne de connexion permettant d’offrir une certaine liberté de mouvement aux moyens de filtrage.
L’intégration est facilitée par l’orientation spécifique de la connectique entre le filtrage d’entrée et le convertisseur statique de sorte à y accéder par l’arrière du boîtier sans l’utilisation d’outils spécifique.
Le moteur peut en outre comprendre une roue à aubes raccordée directement au convertisseur électromécanique via un arbre de transmission mécanique, le convertisseur électromécanique étant disposé dans la direction axiale entre la roue à aubes et l’unité électronique de commande, et les aubes de la roue à aubes étant en communication fluidique avec ledit dispositif de refroidissement pour être traversée par un flux d’air délivré par les aubes de la roue à aubes.
Le flux d’air généré par la roue à aubes entraîné par la rotation du convertisseur électromécanique irrigue à la fois le convertisseur électromécanique et l’unité électronique. Le flux d’air est autoentretenu par la rotation du convertisseur électromécanique. En outre, l’ensemble des interconnections du moteur intelligent se trouvant à l’intérieur du boîtier, le flux d’air circulant sur l’ensemble de la périphérie du boîtier ne subit aucune perturbation fluidique.
Avantageusement, les moyens de filtrage électrique peuvent présenter une forme cylindrique. La forme cylindrique peut présenter toute forme de base comme par exemple une base circulaire ou une base polygonale.
Tout comme le convertisseur électrique, les moyens de filtrage peuvent comprendre une ou plusieurs carte(s) électronique(s) de filtrage formant un tube ou un ensemble tubulaire.
Cette conformation tubulaire des moyens de filtrage électrique permet de faciliter la répartition et la distribution du filtrage auprès des éléments de puissance dont le nombre peut aisément être augmenté de sorte à être en accord avec le nombre de phase du convertisseur électromécanique. La conformation des moyens de filtrage offre une modularité au niveau du nombre de connections et la possibilité de choisir la localisation du filtrage en mode centralisé et ou en mode distribué. Par ailleurs cela permet de répartir uniformément les courants et les pertes dans les moyens de filtrage, quel que soit le nombre de phases du convertisseur électromécanique.
Les moyens de filtrage électrique peuvent avantageusement être disposés à l’intérieur du cylindre creux formé par le convertisseur électrique.
L’intégration des éléments de puissance du moteur intelligent, c’est-à-dire le convertisseur électrique, à l’intérieur du boîtier du moteur intelligent sous une forme coïncidant avec l’aspect cylindrique du boîtier et du convertisseur électrique permet d’intégrer le filtrage électrique d’entrée du moteur intelligent dans le boîtier au plus près des éléments perturbateurs, tels que les interrupteurs de puissance des cartes électroniques de puissance, ce qui permet de réduire les inductances de câblage et ainsi de réduire la masse et le volume du filtrage.
Les moyens de filtrage peuvent ainsi être intégrés à l’intérieur du cylindre creux, dans un plan radial ou bien sur une couronne dont l’axe de révolution correspond à l’axe de révolution du cylindre creux du convertisseur électrique, ou encore à l’extérieur du cylindre creux sur une couronne dont l’axe de révolution correspond à l’axe de révolution du cylindre creux du convertisseur électrique.
Le convertisseur électrique peut avantageusement être disposé directement à la suite du convertisseur électromécanique dans la direction axiale, et le dispositif de refroidissement peut comprendre des ailettes s’étendant en saillie dans la direction radiale depuis une paroi radialement externe du boîtier, le dispositif de refroidissement s’étendant dans la direction axiale autour du convertisseur électrique et du convertisseur électromécanique.
L’intégration axiale de l’unité électronique et de la machine électrique, c’est-à-dire du convertisseur électromécanique, permet de communaliser le refroidisseur potentiellement sur l’ensemble du moteur intelligent.
Le placement du convertisseur électrique directement à la suite du convertisseur électromécanique dans le boîtier du moteur intelligent permet en outre de réduire la longueur des connexions électriques entre le convertisseur électrique et le convertisseur électromécanique et ainsi de se passer d’inductances interphases. Dans les moteurs intelligents connus, des inductances interphases sont utilisées pour filtrer les perturbations électromagnétiques engendrées par le convertisseur électrique de l’unité électronique de commande.
De plus, la topologie circulaire du convertisseur électrique et la forme circulaire du convertisseur électromécanique ainsi que la disposition successive des deux convertisseurs dans la direction axiale offre la possibilité d’avoir une connectique polyphasée des phases du convertisseur électromécanique. Cette topologie permet effectivement de favoriser l'emploi de plusieurs phases et donc de répartir au mieux les pertes par effets joules du convertisseur électromécanique et du convertisseur électrique statique.
Avantageusement, l’unité électronique de commande peut comprendre en outre un module de commande du convertisseur électromécanique, le convertisseur électrique étant disposé dans la direction axiale entre le convertisseur
électromécanique et le module de commande.
Avantageusement, le moteur intelligent peut comprendre en outre une unité de supervision logée à l’intérieur du boîtier et en communication avec ledit module de commande, ledit module de commande étant disposé dans la direction axiale entre le convertisseur électrique et l’unité de supervision.
L’intégration de l’électronique de commande à une extrémité du moteur intelligent opposée à l’extrémité portant notamment le convertisseur électromécanique permet, d’une part, de la prémunir de champs électriques ou électromagnétiques importants générés par des composants polluant tels que les interrupteurs de puissance, et d’autre part, de faciliter la maintenance par un côté du boîtier opposé à l’extrémité sur laquelle est montée le convertisseur électromécanique.
En outre, le boîtier peut présenter une forme cylindrique creuse fermée d’un côté de la direction axiale (DA) par un couvercle en matériau thermiquement conducteur, la carte électronique de commande et/ou l’unité de supervision étant disposé(s) dans la direction axiale directement en regard dudit couvercle.
La proximité d’un support qui peut être métallique autorise de drainer le flux de chaleur des composants électroniques via des interfaces thermiques et ainsi augmenter le niveau de puissance à volume/masse équivalent, c’est-à-dire d’augmentation la densité de puissance. Avantageusement, le cylindre creux formé par le convertisseur électrique peut être disposé dans la direction radiale entre le convertisseur électromécanique et le boîtier.
Les moyens de filtrage peuvent avantageusement être disposés dans la direction radiale entre le convertisseur électrique et le boîtier.
Avantageusement, l’unité électronique de commande peut comprendre en outre un module de commande du convertisseur électromécanique disposé dans la direction radiale entre les moyens de filtrage et le boîtier.
En outre, le moteur intelligent peut comprendre en outre une unité de supervision logée à l’intérieur du boîtier et en communication électronique avec ledit module de commande, ladite unité de supervision étant disposée dans la direction radiale entre le module de commande et le boîtier.
Selon un autre objet de l’invention, il est proposé un système de propulsion d’un aéronef comprenant au moins un moteur intelligent tel que défini ci-dessus.
Brève description des dessins
L'invention sera mieux comprise à la lecture faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
[Fig. 1] La figure 1 présente de manière schématique un aéronef multi-rotors muni d’un système de propulsion selon un mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 2] La figure 2 représente schématiquement une vue en coupe d’un moteur intelligent selon un premier mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 3] La figure 3 représente schématiquement une vue en coupe d’un moteur intelligent selon un second mode de réalisation de l’invention.
Description des modes de réalisation
Sur la figure 1 est présenté de manière schématique un aéronef multi-rotors 7 muni d’un système de propulsion 9 selon un mode de réalisation de l’invention. Dans l’exemple illustré sur la figure 1 , le système de propulsion 9 comprend six rotors 1 à 6 répartis sur un cercle en trait mixte multi-rotors. Les rotors 1 à 6 formant trois couples de rotors, les rotors d’un même couple étant symétriquement opposés par rapport à un centre de symétrie 8. Le premier couple de rotors comprend les rotors 1 et 6, le deuxième couple de rotors comprend les rotors 2 et 5, le troisième couple de rotors comprend les rotors 3 et 4. En outre, le système de propulsion 9 comprend un moteur intelligent 10 pour chaque rotor 1 à 6.
Sur la figure 2 est représenté schématiquement une vue en coupe d’un moteur intelligent 10 selon un premier mode de réalisation de l’invention.
Le moteur intelligent 10 illustré sur la figure 2 comprend une machine électrique 12 agissant comme convertisseur électromécanique et doté d’une partie tournante définissant une direction axiale DA et une direction radiale DR. La figure 2 est une vue en coupe selon un plan comprenant la direction axiale DA et la direction radiale DR.
Le moteur intelligent 10 comprend en outre une roue à aubes 14, des moyens de filtrage électrique 16, une unité électronique de commande 18, et un boîtier 20, ou carter à l’intérieur duquel sont logés la machine électrique 12, l’unité électronique de commande 18 et les moyens de filtrage 16.
La roue à aubes 14 est mécaniquement couplée à la machine électrique 12 par un arbre de transmission 13 qui permet à la machine électrique d’entraîner la roue à aubes 14. Le boîtier 20 présente une forme cylindrique creuse, avec, dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, une section circulaire. L’axe de révolution du boîtier 20 est confondu avec l’axe de rotation DA de la machine électrique 12 qui est confondu avec l’axe de rotation de l’arbre de transmission 13 et de la roue à aubes 14. Le boîtier 20 comprend dans la direction axiale DA une première extrémité 201 et une seconde extrémité 202 opposée à la première extrémité 201. Dans la direction axiale DA, le boîtier 20 est fermé à sa première extrémité 201 par la roue à aubes 14, et à sa seconde extrémité 202 par un couvercle 22.
Le boîtier 20 comprend un dispositif de refroidissement 24 monté une surface radiale externe 203 du boîtier 20. Les termes "interne" et "externe", et « intérieur » et « extérieur » sont utilisés ici en référence à la direction radiale DR dans le moteur intelligent 10.
Le dispositif de refroidissement 24 comprend un ensemble d’ailettes 240 s’étendant radialement vers l’extérieur depuis la surface radiale externe 203 du boîtier 20 et forme ainsi un radiateur permettant un échange calorifique entre les ailettes 240 et un flux d’air F traversant les ailettes 240 du dispositif de refroidissement 24. Le flux d’air de refroidissement F est généré et alimenté par des aubes 140 de la roue à aubes 14 entraînée par la machine électrique 12 et est ainsi auto entretenu.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, le dispositif de refroidissement 24 comprend en outre un carter de refroidissement 245 cylindrique disposé autour des ailettes de refroidissement 240. Le carter de refroidissement 245 défini ainsi avec la surface radiale externe 203 du boîtier 20, une veine de refroidissement 248 dans laquelle le flux d’air de refroidissement F est canalisé.
Dans une variante, le moteur intelligent pourrait ne pas comprendre de roues à aubes et de carter de refroidissement afin de réduire la masse du moteur intelligent. Le moteur intelligent serait alors refroidi par le flux d’air générée par le rotor de l’aéronef, le rotor étant constitué classiquement d’une hélice liée mécaniquement directement à l’arbre de rotation mécanique du moteur intelligent.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2 qui représente une configuration dite « axiale » du moteur intelligent 10 selon l’invention, le moteur intelligent 10 comprend un boîtier 20 comportant un dispositif de refroidissement, une partie motrice comportant la machine électrique 12, la roue à aubes 14 et l’arbre de transmission 13, et une partie électronique séparée dans la direction axiale de la partie motrice, la partie électronique comprenant notamment les moyens de filtrage électrique 16 et l’unité de commande 18.
Pour séparer physiquement la partie motrice de la partie électronique, le moteur intelligent 10 comprend une paroi interne 15 s’étendant dans un plan radial comprenant la direction radiale DR et orthogonal à la direction axiale DA et fixée à une surface radiale interne 204 du boîtier 20. La machine électrique 12 est disposée à l’intérieur du boîtier 20 en amont de la paroi interne 15 tandis que les moyens de filtrage électrique 16 et l’unité électronique de commande 18 de la partie
électronique sont disposés en aval de la paroi interne 15. Les termes "amont" et "aval" sont utilisés ici en référence au sens d'écoulement du flux d’air de refroidissement délivré représenté par la flèche F sur la figure 2.
L’unité électronique de commande 18 comprend un convertisseur électrique statique 180 configuré pour alimenter machine électrique 12.
Le convertisseur électrique 180 est placé directement à la suite de la machine électrique 12 dans le boîtier 20 du moteur intelligent 10 ce qui permet de réduire la longueur des connexions électriques entre le convertisseur électrique 180 et la machine électrique 12 passant au travers de la paroi interne 15 et ainsi de se passer d’inductances interphases.
Le convertisseur électrique 180 comprend, dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, six cartes électroniques de puissance 1800 arrangées ensemble pour former cylindre creux à base hexagonale coaxiale avec la machine électrique 12.
Dans une variante où le convertisseur électrique comprendrait huit cartes
électroniques, il formerait un cylindre à base octogonale. S’il comprenait cinq cartes électroniques, il formerait un cylindre à base pentagonale. Dans une variante où le convertisseur électrique comprendrait une unique carte électronique, il pourrait former un cylindre creux à base circulaire avec une carte électronique de puissance présentant une forme annulaire, éventuellement avec une première extrémité et une seconde extrémité en regard l’une de l’autre dans une direction orthogonale à la direction radiale DR et à la direction axiale DA.
Les cartes électroniques 1800 sont disposées en regard de la surface interne 204 du boîtier 20 pour maximiser le refroidissement des composants électroniques de puissance.
Les moyens de filtrage 16 comprennent une carte électronique de filtrage 160 sur laquelle sont montés des condensateurs 162.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, la carte électronique de filtrage 160 des moyens de filtrage 16 possède une forme hexagonale permettant son insertion dans le cylindre creux formé par les cartes électroniques 1800 du convertisseur électronique 180. La forme hexagonale de la carte électronique 160 coopère avec la section hexagonale du cylindre creux formé par les cartes électroniques de puissance 1800 du convertisseur électrique 180, ce qui permet d’ajuster la carte électronique de filtrage 160 au plus près des cartes électroniques de puissance 1800. Les condensateurs 162 et la carte électronique 160 sont logés dans le cylindre creux du convertisseur électrique 180.
Chaque carte électronique 1800 du convertisseur électrique 180 comprend deux bornes de connexion 1802 s’étendant dans un plan radial comprenant la direction radiale DR et orthogonal à ladite direction axiale DA permettant de raccorder électriquement la carte électronique de filtrage 160 aux cartes électroniques de puissance 1800 du convertisseur électrique 180. Chaque borne de connexion 1802 comporte une partie ondulée lui fournissant une élasticité qui permet d’offrir une certaine liberté de mouvement à la carte électronique de filtrage 160 par rapport au convertisseur électrique 180. L’intégration du filtrage électrique dans le boîtier au plus près des éléments perturbateurs, tels que les interrupteurs de puissance des cartes électroniques de puissance 1800, permet de réduire les inductances de câblage et ainsi de réduire la masse et le volume du filtrage.
En outre, l’unité électronique de commande 18 comprend une carte électronique de commande 182 configurée pour commander le fonctionnement de la machine électrique 12. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, la carte
électronique de commande 182 comprend une forme hexagonale s’étendant dans un plan radial comprenant la direction radiale DR et orthogonal à la direction axiale DA et parallèle à la carte de filtrage 160.
Le moteur intelligent 10 comprend en outre une carte électronique de supervision 26 logée à l’intérieur du boîtier 20 et en communication avec la carte électronique de commande 182. La carte électronique de supervision 26 s’étend dans un plan radial comprenant la direction radiale DR et orthogonal à la direction axiale DA et parallèle à la carte de filtrage 160. La carte électronique de supervision 26 est disposée en regard du couvercle 22, entre le couvercle 22 et la carte électronique de commande 182. La carte électronique de supervision 26 permet notamment d’alimenter les cartes électroniques de commande 1800 et de réaliser l’interface du moteur intelligent 10 avec un superviseur extérieur.
Dans cette configuration axiale, le dispositif de refroidissement 24 est communalisé entre la machine électrique 12 et la partie électronique du moteur intelligent 10 comprenant les moyens de filtrage 16 et l’unité électronique de commande 18. Le flux d’air de refroidissement F délivré par les aubes 140 de la roue à aubes 14 circule le long de la surface radiale externe 203 du boîtier 20 et communique de manière fluidique avec les ailettes 240 du dispositif de refroidissement 24. La surface radiale externe 203 du boîtier 20 récupère à la fois la chaleur générée par la machine électrique 12 et la chaleur générée par la partie électronique, notamment par le convertisseur de puissance 180 et transfère les calories au flux d’air de refroidissement F notamment via les ailettes 240, le flux d’air F évacuant ensuite les calories hors du moteur intelligent 10.
Sur la figure 3 est illustrée schématiquement une vue en coupe d’un moteur intelligent 10’ selon un second mode de réalisation de l’invention.
Les éléments identiques au premier mode de réalisation illustré sur la figure 2 portent les mêmes références numériques.
La figure 3 est une vue en coupe selon un plan comprenant la direction axiale DA et la direction radiale DR. Dans ce second mode de réalisation, la roue à aubes 14 est couplée
mécaniquement à la machine électrique 12 via l’arbre de transmission 13 et le boîtier 20’ présente une forme cylindrique creuse à section circulaire, la forme cylindrique étant moins longue dans la direction axiale DA et plus grande dans la direction radiale DR que dans le premier mode de réalisation illustré sur la figure 2. L’axe de révolution du boîtier 20’ est confondu avec l’axe de rotation DA de la machine électrique 12 qui est confondu avec l’axe de rotation de l’arbre de transmission 13 et de la roue à aubes 14.
A l’intérieur du boîtier 20’ sont logés la machine électrique 12, les moyens de filtrage électrique 16’, et une unité électronique de commande 18’. Dans le second mode de réalisation illustré sur la figure 3, le dispositif de
refroidissement 24’ du boîtier 20’ diffère du premier mode de réalisation illustré sur la figure 2 en ce qu’il est réalisé à l’intérieur du boîtier 20’ sous la forme d’une couronne interne radiale et creuse, coaxiale au boîtier 20’. Le dispositif de
refroidissement 24’ forme ainsi une couronne interne au boîtier 20’ et coaxiale avec l’axe de révolution du boîtier 20’. La couronne présente une forme circulaire dans un plan radial comprenant la direction radiale DR et orthogonal à la direction axiale DA, et une épaisseur dans la direction radiale DR. La couronne interne formant le dispositif de refroidissement 24’ comprend des passages 242’ réalisés dans l’épaisseur de la couronne, les passages 242’ permettant à un flux d’air F de refroidissement délivré par les aubes 140 de la roue à aubes 14 de traverser le dispositif de refroidissement 24’ selon la direction axiale DA. Le dispositif de refroidissement 24’ comprend en outre des plots ou des piliers 240’ de différentes longueurs dans la direction axiale DA s’étendant dans la direction radiale DR entre une paroi interne 245 et une paroi externe 246 de la couronne.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 3 qui représente une configuration dite « radiale » du moteur intelligent 10’ selon l’invention, le dispositif de
refroidissement 24’ forme une paroi interne fixe séparant le boîtier 20’ en deux zones radiales, une zone radiale interne recevant la machine électrique 12 et une zone radiale externe recevant l’unité électronique de commande 18’ et les moyens de filtrage 16'.
Les moyens de filtrage 16’ comprennent une ou plusieurs cartes électronique(s) de filtrage 160’ qui forme(nt) un cylindre creux, c’est-à-dire une couronne, disposée à l’intérieur de la zone radiale externe du boîtier 20’ c’est-à-dire disposé radialement à l’extérieur du dispositif de refroidissement 24’. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 3, les moyens de filtrage 16’ comprennent six cartes électroniques de filtrage 160’ arrangées ensemble pour un former cylindre creux à base hexagonale coaxiale avec la machine électrique 12.
Dans une variante où les moyens de filtrage 16’ comprendraient une unique carte électronique de filtrage 160’, ils pourraient former un cylindre creux à base circulaire avec une carte électronique de filtrage 160’ présentant une forme annulaire, éventuellement avec une première extrémité et une seconde extrémité en regard l’une de l’autre dans une direction orthogonale à la direction radiale DR et à la direction axiale DA.
De même, l’unité électronique de commande 18’ comprend un convertisseur électrique de puissance 180’ qui comporte une ou plusieurs cartes électronique(s) de commande 1800’ qui forme(nt) un cylindre creux, c’est-à-dire une couronne, disposé à l’intérieur de la zone radiale externe du boîtier 20’ radialement à l’extérieur de la couronne des moyens de filtrage 16’. En d’autres termes, la couronne du convertisseur électrique 180’ est disposée radialement entre la couronne des moyens de filtrage 16’ et le périmètre externe du boîtier 20. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 3, le convertisseur électrique 180’ comprend six cartes électroniques de puissance 1800’ arrangées ensemble pour former un cylindre creux à base hexagonale coaxiale avec la machine électrique 12.
Dans une variante où le convertisseur électrique 180’ comprendrait une unique carte électronique de puissance 1800’, le convertisseur pourrait former un cylindre creux à base circulaire avec une carte électronique de puissance 1800’ présentant une forme annulaire, éventuellement avec une première extrémité et une seconde extrémité en regard l’une de l’autre dans une direction orthogonale à la direction radiale DR et à la direction axiale DA.
En outre, l’unité électronique de commande 18’ du moteur intelligent 10’ comprend une carte de commande 182’ configurée pour commander la machine électrique 12 et disposée, dans le second mode de réalisation illustrée sur la figure 3, dans la direction radiale DR entre les moyens de filtrage 16’ et le boîtier 20’ et dans la direction axiale DR, en aval des cartes électroniques de puissance 1800’, autrement dit entre les cartes électroniques de puissance 1800’ et le couvercle 22’.
Le moteur intelligent 10’ comprend en outre une carte électronique de supervision 26’ logée à l’intérieur du boîtier 20’ et en communication avec la carte de commande 182’. La carte électronique de supervision 26’ présente une forme annulaire et est disposée dans la direction radiale DR entre la carte électronique commande 182’ et la carte électronique de filtrage 160’.
Dans une variante, la carte électronique de supervision 26 s’étend dans un plan radial comprenant la direction radiale DR et orthogonal à la direction axiale DA. La carte électronique de supervision 26 est disposée en regard du couvercle 22', le couvercle 22’ venant fermé le boîtier 20’ dans la direction axiale DA d’un côté de la machine électrique 12 opposé au côté de la machine électrique 12 disposé en regard de la roue à aubes 14. Autrement dit, la carte électronique de supervision 26 peut être disposée entre le couvercle 22’ et la machine électrique 12.
Dans cette configuration radiale, le dispositif de refroidissement 24’ est communalisé entre la machine électrique 12 et la partie électronique du moteur intelligent 10’ comprenant les moyens de filtrage 16’ et l’unité électronique de commande 18’. Le flux d’air de refroidissement F délivré par les aubes 140 de la roue à aubes 14 circule au travers des passages 242’ et communique de manière fluidique avec les piliers 240’ et les parois interne et externe 245 et 26 du dispositif de refroidissement 24’. Les parois interne et externe 245 et 246 récupèrent respectivement la chaleur générée par la machine électrique 12 et la chaleur générée par la partie
électronique, notamment par le convertisseur de puissance 180’ et transfèrent les calories au flux d’air de refroidissement F notamment via les piliers 240’, le flux d’air F évacuant ensuite les calories hors du moteur intelligent 10’.
Le moteur intelligent selon l'invention possède une architecture permettant de réduire sa masse et son volume tout en permettant un accès simple aux éléments pour la maintenance du moteur et en réduisant les nuisances électromagnétiques.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Moteur intelligent (10, 100 comprenant un convertisseur électromécanique (12) doté d'une partie tournante définissant une direction axiale (DA) et une direction radiale (DR), une unité électronique de commande (18, 180, des moyens de filtrage électrique (16, 160 et un boîtier (20, 200 comprenant un dispositif de refroidissement (24, 240,
le convertisseur électromécanique (12), l'unité électronique de commande (18, 180 et les moyens de filtrage (16, 160 étant logés à l'intérieur du boîtier (20, 200, et l'unité électronique de commande (18, 180 comprenant un convertisseur électrique (180, 1800 configuré pour alimenter le convertisseur électromécanique (12),
le boîtier (20, 200 étant cylindrique et le convertisseur électrique (180, 1800 comprenant une ou plusieurs carte(s) électronique(s) (1800, 18000 formant un cylindre creux,
caractérisé en ce qu'il comprend en outre une roue à aubes (14) raccordée directement au convertisseur électromécanique (12) via un arbre de transmission mécanique (13), le convertisseur électromécanique (12) étant disposé dans la direction axiale (DA) entre la roue à aubes (14) et l'unité électronique de commande (18, 180, et les aubes (140) de la roue à aubes (14) étant en communication fluidique avec ledit dispositif de refroidissement (24, 240 pour être traversée par un flux d'air (F) délivré par les aubes (140) de la roue à aubes (14).
[Revendication 2] Moteur intelligent (10, 100 selon la revendication 1, dans lequel le convertisseur électromécanique (12), le convertisseur électrique (180, 1800, et les moyens de filtrage (16, 160 sont physiquement distincts les uns des autres et coaxiaux selon la direction axiale (DA).
[Revendication 3] Moteur intelligent (10, 100 selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le convertisseur électrique (180, 1800 comprend des bornes connexions (1802) s'étendant dans un plan radial orthogonal à la direction axiale (DA) permettant un raccordement électrique des moyens de filtrage (16, 160 au convertisseur électrique (180, 1800, |es bornes de connexion (1802) comportant une partie ondulée fournissant une élasticité à la borne de connexion (1802) permettant d'offrir une certaine liberté de mouvement aux moyens de filtrage (16, 160-
[Revendication 4] Moteur intelligent (10, 100 l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les moyens de filtrage électrique (16, 160 présentent une forme cylindrique.
[Revendication 5] Moteur intelligent (100 selon l'une des revendications 1 à
4, dans lequel les moyens de filtrage électrique (16) sont disposés à l'intérieur du cylindre creux formé par le convertisseur électrique (180).
[Revendication 6] Moteur intelligent (10) selon l'une des revendications 1 à
5, dans lequel le convertisseur électrique (180) est disposé immédiatement à la suite du convertisseur électromécanique (12) dans la direction axiale (DA), et le dispositif de refroidissement (24) comprend des ailettes (240) s'étendant en saillie dans la direction radiale (DR) depuis une paroi radialement externe du boîtier (20), le dispositif de refroidissement (24) s'étend dans la direction axiale (DA) autour du convertisseur électrique (180) et du convertisseur électromécanique (12).
[Revendication 7] Moteur intelligent (10) la revendication 6, dans lequel l'unité électronique de commande (18) comprend en outre un module de commande (182) du convertisseur électromécanique (12), le convertisseur électrique (180) étant disposé dans la direction axiale (DA) entre le
convertisseur électromécanique (12) et le module de commande (182).
[Revendication 8] Moteur intelligent (10) selon la revendication 7,
comprenant en outre une unité de supervision (26) logée à l'intérieur du boîtier (20) et en communication avec ledit module de commande (182), ledit module de commande (182) étant disposé dans la direction axiale (DA) entre le convertisseur électrique (180) et l'unité de supervision (26).
[Revendication 9] Moteur intelligent (10) selon la revendication 8, dans lequel le boîtier (20) présente une forme cylindrique creuse fermée d'un côté de la direction axiale (DA) par un couvercle (22) en matériau thermiquement conducteur, le module de commande (182) et/ou l'unité de supervision (26) étant disposé(s) dans la direction axiale (DA) directement en regard dudit couvercle (22).
[Revendication 10] Moteur intelligent (1O0 selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le cylindre creux formé par le convertisseur électrique (1800 est disposé dans la direction radiale (DR) entre le convertisseur
électromécanique (12) et le boîtier (200-
[Revendication 11] Moteur intelligent (100 selon |a revendication 10, dans lequel les moyens de filtrage (160 sont disposés dans la direction radiale (DR) entre le convertisseur électrique (1800 et le boîtier (200.
[Revendication 12] Moteur intelligent (100 selon l'une des revendications 10 ou 11, dans lequel l'unité électronique de commande (180 comprend en outre un module de commande (1820 du convertisseur électromécanique (12) disposé dans la direction radiale (DR) entre les moyens de filtrage (160 et le boîtier (200-
[Revendication 13] Moteur intelligent (100 selon la revendication 12,
comprenant en outre une unité de supervision (26) logée à l'intérieur du boîtier (200 et en communication avec ledit module de commande (1820, ladite unité de supervision (26) étant disposée dans la direction radiale (DR) entre le module de commande (1820 et le boîtier (200-
[Revendication 14] Système de propulsion (9) d'un aéronef comprenant au moins un moteur intelligent (10, 100 selon l'une des revendications 1 à 13.
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