WO2024038238A1 - Élément statorique d'une machine électrique d'un aéronef - Google Patents

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WO2024038238A1
WO2024038238A1 PCT/FR2023/051276 FR2023051276W WO2024038238A1 WO 2024038238 A1 WO2024038238 A1 WO 2024038238A1 FR 2023051276 W FR2023051276 W FR 2023051276W WO 2024038238 A1 WO2024038238 A1 WO 2024038238A1
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WO
WIPO (PCT)
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conductor
stator element
stator
connection terminal
electrical
Prior art date
Application number
PCT/FR2023/051276
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English (en)
Inventor
Sabrina Siham AYAT
Sulivan KUTTLER
Benjamin DAGUSE
Original Assignee
Safran
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/22—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors consisting of hollow conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil

Definitions

  • the present invention relates to a stator element of an electrical machine of an aircraft, as well as an electrical machine comprising such an element, and an aircraft comprising such an electrical machine.
  • stator windings are frequently the main sources of losses in electrical machines.
  • the maximum temperature of the windings (dictated by the maximum temperature of the conductor insulators) limits the current density, and therefore the torque density of the machine.
  • Conductor resistivity and subsequent Joule losses increase with temperature, which can reduce machine efficiency. It is therefore crucial to improve the heat transfer properties as close as possible to the windings.
  • the solutions commonly used for cooling electrical machines include natural convection, forced convection by air and forced convection by liquid.
  • Natural convection is the simplest solution, for which the heat is largely evacuated by the machine casing. Fins are frequently added to the casing to increase the convection surface area, and therefore heat dissipation.
  • Forced air convection cooling systems generally include a fan, which increases the overall heat exchange coefficient but has disadvantages in terms of reliability and reduction of the overall mass.
  • THE Liquid forced convection cooling systems of the “water jacket” type allow good heat extraction, compared to air methods.
  • the invention is situated in the first scenario.
  • a stator element of an electrical machine comprising: an elongated and hollow electrical conductor in order to define a flow channel of a cooling fluid from one end to the other of the conductor, the conductor being designed to carry an electric current through it; and a connection element located at one of the ends of the conductor, comprising:
  • connection element is attached to the end of the conductor. This requires a soldering or soldering step between the two, while generally respecting a conductor temperature limit (around 180°C for enameled conductors). In addition, it is necessary to ensure the tightness of the assembly, which can be difficult in particular because of the previous constraint of not heating the conductor too much and the reduced size of the conductors and their internal conduit (for example 2mm x 3mm with 0.3mm internal conduit). [0012] It may thus be desired to provide a stator element of an electrical machine which makes it possible to overcome at least part of the aforementioned problems and constraints.
  • a stator element of an electrical machine comprising: an elongated and hollow electrical conductor in order to define a channel for the flow of a cooling fluid from one end to the other of the conductor, the conductor being designed to carry an electric current; and a connection element located at one of the ends of the conductor, comprising:
  • an electrical connection terminal designed to electrically connect the conductor; characterized in that the conductor and the connection element are formed from a single, single piece.
  • the invention may also include one or more of the following optional characteristics, according to any technically possible combination.
  • the one-piece part is produced by one of: additive manufacturing, wire drawing, machining and molding.
  • the one-piece part is made of copper, aluminum, or an alloy of one of the two preceding materials.
  • the flow channel has an internal diameter and the fluid connection element has an internal diameter greater than the internal diameter of the flow channel, as well as a narrowing between the diameter of the connection element and the diameter of the flow channel.
  • the shrinkage is progressive.
  • the narrowing has rounded edges.
  • the electrical connection terminal comprises an electrical connection hole, for example screwing, for example provided on a tab.
  • the electrical connection terminal comprises a threaded rod, for example provided on a tab.
  • the fluidic connection terminal comprises a male or female end, for example to be connected to a flexible pipe.
  • the stator element further comprises another connection element located at another end of the conductor, comprising: a fluid connection terminal for entry of the cooling fluid into the flow channel or else a coolant outlet of the flow channel, and an electrical connection terminal for electrically connecting the conductor; the conductor and the two connection elements being formed from a single single piece.
  • An electric machine comprising: a rotor; and a stator for driving the rotor, the stator comprising a stator element according to the invention.
  • Figure 1 is a three-dimensional view of a example of an electric machine in which the invention can be implemented
  • Figure 2 is a three-dimensional view of an example of a stator element according to the invention, which can be used in the electric machine of the figure
  • Figure 3 is a sectional view of an example of a connection element which can be part of the stator element of Figure 2
  • Figure 4 is a sectional view of a first alternative of a fluid pipe cooling fluid provided in the connection element of Figure 3
  • Figure 5 is a sectional view of a second alternative of a cooling fluid pipe provided in the connection element of Figure 3
  • Figure 6 is a three-dimensional view of another example of a stator element according to the invention, which can be used in the electrical machine of Figure
  • Figure 7 is a three-dimensional view of an example of a hollow electrical conductor which can be used in the stator element of Figure 2
  • Figure 8 is a sectional view of
  • the electric machine 100 firstly comprises a stator 102 in the form of a cylinder centered on an axis of rotation AA'.
  • the stator 102 comprises for example longitudinal notches 104 and windings 106 (only one is shown in Figure 1 for the sake of clarity) having longitudinal portions inserted in the notches 104.
  • the windings 106 can be distributed or concentric .
  • the electric machine 100 further comprises a rotor 108 extending in an interior space of the stator 102 (the rotor 108 is shown emerging from the stator 102 in Figure 1).
  • Each winding 106 is designed to carry an electric current, in particular for the generation of a magnetic field for driving the rotor 108 around the axis of rotation AA' when the electric machine 100 is operating as a motor.
  • stator element 200 according to the invention which can be used in the machine of Figure 1, will now be described.
  • a stator element according to the invention can form all or part of a winding 106.
  • the stator element 200 forms a winding 106.
  • the stator element 200 firstly comprises an elongated and hollow electrical conductor 202 in order to define a flow channel for a cooling fluid (liquid, for example water, brine, silicone oil, bearing lubricating liquid (such as BP oil 380), or gaseous, for example air, nitrogen, helium) from one end to the other of the conductor 202.
  • a cooling fluid liquid, for example water, brine, silicone oil, bearing lubricating liquid (such as BP oil 380), or gaseous, for example air, nitrogen, helium
  • the conductor 202 has several longitudinal portions 204, for example designed to be inserted into the notches 104, connected by curved portions 206.
  • the conductor 202 thus forms one or more windings (two in the example illustrated) .
  • the stator element 200 further comprises, on at least one of the ends of the conductor 202, a connection element 208.
  • a connection element 208 is provided at each end of the conductor 202 .
  • the connection element 208 firstly comprises a fluidic connection terminal 210 designed to allow entry of the cooling fluid into the channel or an exit of the cooling liquid from the channel.
  • the fluidic connection terminal 210 is for example in the form of a tip, for example cylindrical, for example male to be inserted for example in a flexible pipe of the cooling system, for example hydraulic or pneumatic, or else female for example so that the flexible hose is inserted into the nozzle.
  • the fluidic connection terminal 210 can be threaded for example to a liquid or gas standard (for example, BSP gas thread (from the English "British Standard Pipe thread"), NPT (from the English "National Pipe Tapered thread”), etc.) or others (for example, a quick coupling).
  • the fluidic connection 210 can be male or female.
  • connection element 208 further comprises an electrical connection terminal 212 designed to electrically connect the conductor 202.
  • the electrical connection terminal 212 includes a hole into which a terminal is intended to be screwed (as in the example in figure 2).
  • the electrical connection terminal can be standard (for example, a terminal) or other (for example, military connection). Other terminals may be provided on the body 302, for example connections necessary for electrical measurements (for example, voltage). If the hole in the connection terminal 212 is through, it is possible to connect the lug to bring the current to one end of the hole and place one or more sensors (for example, voltage) at the other end of the hole. When the hole in the connection terminal 212 is not through, the lug and the sensor(s) can be connected to the single end of the hole.
  • the conductor 202 and the connection element(s) 208 are formed from a single, single piece. This makes it possible to obtain: simplicity of assembly (reduction in costs and number of assembly steps) and a reduction in the risk of obstruction: when welding or brazing the conductor with the connection element, the tin (or other material) could in fact infiltrate and obstruct the passage of the fluid; a reduction in the electrical resistance between the connection element 208 and the conductor 202; better sealing between the connection element 208 and the conductor 202; and a reduction in the risk of damage to the enamel of the conductor 202: during welding/soldering between the conductor and the connection element, the parts are in fact caused to heat up, so that, if the temperature becomes too high (e.g.
  • this one-piece part can be produced by additive manufacturing.
  • other manufacturing methods can be considered, such as wire drawing, machining or molding.
  • the manufacturing methods making it possible to manufacture a curved (and not straight) conductor 202 make it possible to limit the risks of obstruction, because when bending the straight conductor, deformations of the fluid passage section can in certain cases (e.g. radius low/low curvature) be poorly controlled.
  • the one-piece part can be made of copper, aluminum, or an alloy of one of the two previous materials.
  • the flow channel may have a round, rectangular, diamond-shaped, or other cross section.
  • the external shape of the conductor 202 may differ from that of the section of the flow channel: for example, the section of the flow channel may be round inside a conductor 202 of rectangular external section.
  • connection element 208 With reference to Figure 3, an example of a connection element 208 will now be described in more detail.
  • connection element 208 has a body 302 at the end of the electrical conductor 202 and carrying the terminals 210, 212.
  • the electrical connection terminal 212 is in the form of a tab 304 having a screw hole 306, for example to a bus bar.
  • a chamfer 307 is provided between the body 302 and the electrical conductor 202, in order to mechanically reinforce the connection between the body 302 and the electrical conductor 202.
  • the delivery channel designated by the reference 308, has an internal diameter d, while the hydraulic connection terminal 210 has an internal diameter D generally larger than that of the delivery channel 304.
  • a narrowing 310 is provided in the body 302 between the diameter D and the diameter d.
  • the shrinkage 310 is progressive, in order to reduce pressure losses.
  • P the pressure losses [Pa]
  • a the elastic limit [Pa]
  • S the thickness of the wall of conductor 202 [m]
  • D exf the external diameter of conductor 202.
  • the narrowing 310 is in stages with straight slopes between the stages.
  • it is simple to machine, since it is possible to use drills of decreasing diameters.
  • P 0.02E>pV 2
  • P the pressure losses [Pa]
  • p the density of the cooling fluid [kg/m 3 ]
  • the conductor 202 can also be straight.
  • the conductor 202 may also include fins or pins 702 extending in the conveying channel to improve the heat transfer between the fluid and the conductor 202.
  • Figure 9 and Figure 10 illustrate a variant of the connection element 208 of the previous figures, this variant bearing the reference 902.
  • connection element 902 is identical to the connection element 208, except that the screw hole 306 is replaced by a threaded rod 904 projecting from of the tab 304.
  • the threaded rod 904 is for example designed to be inserted into a hole in a bus bar and tightened by a bolt or equivalent.

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Abstract

L'élément statorique (200) comporte : - un conducteur électrique (202) allongé et creux afin de définir un canal (308) d'écoulement d'un fluide de refroidissement d'une extrémité à l'autre du conducteur (202), le conducteur (202) étant conçu pour être parcouru par un courant électrique; et - un élément de connexion (208; 902) situé à l'une des extrémités du conducteur (202), comportant une borne de connexion fluidique (210) conçue pour permettre une entrée du fluide de refroidissement dans le canal (308) ou bien une sortie du fluide de refroidissement du canal (308), et une borne de connexion électrique (210) conçue pour connecter électriquement le conducteur (202). Le conducteur (202) et l'élément de connexion (208; 902) sont formés d'une seule pièce monobloc.

Description

Description
TITRE : ÉLÉMENT STATORIQUE D’UNE MACHINE ÉLECTRIQUE D’UN AÉRONEF
Domaine technique de l’invention
[0001] La présente invention concerne un élément statorique d’une machine électrique d’un aéronef, ainsi qu’une machine électrique comportant un tel élément, et un aéronef comportant une telle machine électrique.
Arrière-plan technologique
[0002] Le développement des avions « plus électriques » et le besoin subséquent de machines électriques à fortes puissance et compacité requièrent une prise en compte de la thermique dès la phase de conception des machines électriques. En effet, les densités de courant peuvent atteindre des valeurs très élevées pour des demandes en puissance de l’ordre de la centaine de kW voire du MW.
[0003] Dans ce contexte, les bobinages statoriques sont fréquemment les principales sources de pertes dans les machines électriques. La température maximale des bobinages (dictée par la température maximale des isolants des conducteurs) limite la densité de courant, et donc la densité de couple de la machine. La résistivité des conducteurs et les pertes Joule subséquentes augmentent avec la température, ce qui peut diminuer le rendement de la machine. Il est donc crucial d’améliorer les propriétés de transferts thermiques au plus près des bobinages.
[0004] Les solutions communément employées pour le refroidissement des machines électriques incluent la convection naturelle, la convection forcée par air et la convection forcée par liquide.
[0005] La convection naturelle est la solution la plus simple, pour laquelle la chaleur est évacuée en grande partie par le carter de la machine. Des ailettes sont fréquemment ajoutées au carter pour augmenter la surface de convection, et donc la dissipation de la chaleur.
[0006] Les systèmes de refroidissement à convection forcée à air incluent généralement un ventilateur, qui augmente le coefficient d’échange thermique global mais a des désavantages en termes de fiabilité et réduction de la masse globale. Les systèmes de refroidissement à convection forcée liquide de type « chemise à eau» permettent une bonne extraction de la chaleur, en comparaison des méthodes par air.
[0007] Une des limites des solutions de refroidissement présentées précédemment est que la chaleur est évacuée via le carter de la machine électrique, située à sa périphérie. La chaleur produite au sein des bobinages doit donc traverser plusieurs régions de la machine (papier d’encoche, culasse magnétique, etc.) avant d’être évacuée.
[0008] De nouvelles solutions, dites à refroidissement direct des bobinages, sont actuellement proposées. Ces solutions permettent d’évacuer à sa source la chaleur générée par les bobinages. Par exemple, un fluide peut circuler à l’intérieur : d’un conducteur creux, ou bien d’une encoche dite immergée ou avec circulation d’huile.
[0009] L’invention se situe dans le premier cas de figure.
[0010] Ainsi, il est connu d’utiliser un élément statorique d’une machine électrique, comportant : un conducteur électrique allongé et creux afin de définir un canal d’écoulement d’un fluide de refroidissement d’une extrémité à l’autre du conducteur, le conducteur étant conçu pour être parcouru par un courant électrique ; et un élément de connexion situé à l’une des extrémités du conducteur, comportant :
• une borne de connexion fluidique conçue pour permettre une entrée du fluide de refroidissement dans le canal ou bien une sortie du fluide de refroidissement du canal, et
• une borne de connexion électrique conçue pour connecter électriquement le conducteur.
[0011] Dans l’état de la technique, l’élément de connexion est rapporté sur l’extrémité du conducteur. Cela nécessite une étape de soudure ou de brasure entre les deux, tout en respectant généralement une limite en température du conducteur (environ 180 °C pour des conducteurs émaillés). En outre, il est nécessaire d’assurer l’étanchéité de l’assemblage, ce qui peut être difficile en particulier à cause de la contrainte précédente de ne pas trop chauffer le conducteur et de la taille réduite des conducteur et de leur conduite interne (par exemple 2 mm x 3 mm avec conduite interne de 0,3 mm). [0012] Il peut ainsi être souhaité de prévoir un élément statorique d’une machine électrique qui permette de s’affranchir d’au moins une partie des problèmes et contraintes précités.
Résumé de l’invention
[0013] Il est donc proposé un élément statorique d’une machine électrique, comportant : un conducteur électrique allongé et creux afin de définir un canal d’écoulement d’un fluide de refroidissement d’une extrémité à l’autre du conducteur, le conducteur étant conçu pour être parcouru par un courant électrique ; et un élément de connexion situé à l’une des extrémités du conducteur, comportant :
• une borne de connexion fluidique conçue pour permettre une entrée du fluide de refroidissement dans le canal ou bien une sortie du fluide de refroidissement du canal, et
• une borne de connexion électrique conçue pour connecter électriquement le conducteur ; caractérisé en ce que le conducteur et l’élément de connexion sont formés d’une seule pièce monobloc.
[0014] L’invention peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, selon toute combinaison techniquement possible.
[0015] De façon optionnelle, la pièce monobloc est réalisée par l’un parmi : fabrication additive, tréfilage, usinage et moulage.
[0016] De façon optionnelle, la pièce monobloc est en cuivre, en aluminium, ou bien en un alliage de l’un des deux matériaux précédents.
[0017] De façon optionnelle également, le canal d’écoulement présente un diamètre interne et l’élément de connexion fluidique présente un diamètre interne supérieur au diamètre interne du canal découlement, ainsi qu’un rétrécissement entre le diamètre de l’élément de connexion et le diamètre du canal d’écoulement.
[0018] De façon optionnelle également, le rétrécissement est progressif.
[0019] De façon optionnelle également, le rétrécissement est à bords arrondis. [0020] De façon optionnelle également, la borne de connexion électrique comporte un trou de connexion électrique, par exemple de vissage, par exemple prévu sur une patte.
[0021] De façon optionnelle également, la borne de connexion électrique comporte une tige filetée, par exemple prévue sur une patte.
[0022] De façon optionnelle également, la borne de connexion fluidique comporte un embout mâle ou femelle par exemple pour être connecté à un tuyau flexible.
[0023] De façon optionnelle également, l’élément statorique comporte en outre un autre élément de connexion situé à une autre extrémité du conducteur, comportant : une borne de connexion fluidique pour une entrée du fluide de refroidissement dans le canal d’écoulement ou bien une sortie du liquide de refroidissement du canal découlement, et une borne de connexion électrique afin de connecter électriquement le conducteur ; le conducteur et les deux éléments de connexion étant formés de l’unique pièce monobloc.
[0024] Il est également proposé une machine électrique comportant : un rotor ; et un stator d’entraînement du rotor, le stator comportant un élément statorique selon l’invention.
[0025] Il est également proposé un aéronef comportant une machine électrique selon l’invention.
Brève description des figures
[0026] L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en trois dimensions d’un exemple d’une machine électrique dans laquelle l’invention peut être mise en œuvre, la figure 2 est une vue en trois dimensions d’un exemple d’un élément statorique selon l’invention, pouvant être utilisé dans la machine électrique de la figure 1 , la figure 3 est une vue en coupe d’un exemple d’un élément de connexion pouvant faire partie de l’élément statorique de la figure 2, la figure 4 est une vue en coupe d’une première alternative d’une conduite de fluide de refroidissement prévue dans l’élément de connexion de la figure 3, la figure 5 est une vue en coupe d’une deuxième alternative d’une conduite de fluide de refroidissement prévue dans l’élément de connexion de la figure 3, la figure 6 est une vue en trois dimensions d’un autre exemple d’un élément statorique selon l’invention, pouvant être utilisé dans la machine électrique de la figure 1 , la figure 7 est une vue en trois dimensions d’un exemple de conducteur électrique creux pouvant être utilisé dans l’élément statorique de la figure 2, la figure 8 est une vue en coupe du conducteur électrique creux de la figure 7, la figure 9 est une vue en trois dimensions d’une variante d’élément de connexion, et la figure 10 est une vue en trois dimensions et en transparence de la variante de la figure 9.
Description détaillée de l’invention
[0027] En référence à la figure 1 , un exemple d’une machine électrique 100 dans laquelle l’invention peut être mise en œuvre, va à présent être décrite.
[0028] La machine électrique 100 comporte tout d’abord un stator 102 sous la forme d’un cylindre centré sur un axe de rotation AA’.
[0029] Le stator 102 comporte par exemple des encoches longitudinales 104 et des bobinages 106 (un seul est représenté sur la figure 1 par soucis de clarté) présentant des portions longitudinales insérées dans les encoches 104. Les bobinages 106 peuvent être distribués ou bien concentriques. [0030] La machine électrique 100 comporte en outre un rotor 108 s’étendant dans un espace intérieur du stator 102 (le rotor 108 est représenté sorti du stator 102 sur la figure 1).
[0031] Chaque bobinage 106 est conçu pour être parcouru par un courant électrique, en particulier pour la génération d’un champ magnétique d’entraînement du rotor 108 autour de l’axe de rotation AA’ lorsque la machine électrique 100 fonctionne en moteur.
[0032] En référence à la figure 2, un élément statorique 200 selon l’invention pouvant être utilisé dans la machine de la figure 1 , va à présent être décrit.
[0033] De manière générale, un élément statorique selon l’invention peut former tout ou partie d’un bobinage 106. Dans l’exemple illustré, l’élément statorique 200 forme un bobinage 106.
[0034] L’élément statorique 200 comporte tout d’abord un conducteur électrique 202 allongé et creux afin de définir un canal d’écoulement d’un fluide de refroidissement (liquide, par exemple de l’eau, de l’eau glycolée, de l’huile siliconée, du liquide de lubrification de roulements (comme le BP oil 380), ou bien gazeux, par exemple de l’air, de l’azote, de l’hélium) d’une extrémité à l’autre du conducteur 202. Par exemple, le conducteur 202 présente plusieurs portions longitudinales 204, par exemple conçues pour être insérées dans les encoches 104, connectées par des portions courbées 206. Le conducteur 202 forme ainsi un ou plusieurs enroulements (deux dans l’exemple illustré).
[0035] L’élément statorique 200 comporte en outre, sur au moins une des extrémités du conducteur 202, un élément de connexion 208. Par exemple, comme sur la figure 2, un élément de connexion 208 est prévu à chaque extrémité du conducteur 202.
[0036] L’élément de connexion 208 comporte tout d’abord une borne de connexion fluidique 210 conçue pour permettre une entrée du fluide de refroidissement dans le canal ou bien une sortie du liquide de refroidissement du canal. La borne de connexion fluidique 210 est par exemple sous la forme d’un embout, par exemple cylindrique, par exemple mâle pour être inséré par exemple dans un tuyau flexible du système de refroidissement, par exemple hydraulique ou bien pneumatique, ou bien femelle par exemple pour que le tuyau flexible soit inséré dans l’embout.
[0037] De manière générale, la borne de connexion fluidique 210 peut être filetée par exemple à un standard liquide ou gaz (par exemple, filetage gaz BSP (de l’anglais « British Standard Pipe thread »), NPT (de l’anglais « National Pipe Tapered thread »), etc.) ou autres (par exemple, un raccord rapide). La connexion fluidique 210 peut être mâle ou femelle.
[0038] L’élément de connexion 208 comporte en outre une borne de connexion électrique 212 conçue pour connecter électriquement le conducteur 202. Par exemple, la borne de connexion électrique 212 comporte un trou dans lequel une cosse est destinée à être vissée (comme dans l’exemple de la figure 2).
[0039] De manière générale, la borne de connexion électrique peut être standard (par exemple, une cosse) ou autres (par exemple, raccord militaire). D’autres bornes peuvent être prévues sur le corps 302, par exemples des raccords nécessaires à des mesures électriques (par exemple, de tension). Si le trou de la borne de connexion 212 est traversant, il est possible de connecter la cosse pour amener le courant à une extrémité du trou et de placer un ou plusieurs capteurs (par exemple, de tension) à l’autre extrémité du trou. Lorsque le trou de la borne de connexion 212 n’est pas traversant, la cosse et le ou les capteurs peuvent être connectés à l’unique extrémité débouchante du trou.
[0040] Selon l’invention, le conducteur 202 et le ou les éléments de connexion 208 sont formés d’une seule pièce monobloc. Cela permet d’obtenir : une simplicité d’assemblage (diminution des coûts et du nombre d’étapes d’assemblage) et une réduction des risques d’obstruction : lors de la soudure ou brasure du conducteur avec l’élément de connexion, l’étain (ou autre matière) pourrait en effet s’infiltrer et obstruer le passage du fluide ; une diminution de la résistance électrique entre l’élément de connexion 208 et le conducteur 202 ; une meilleurs étanchéité entre l’élément de connexion 208 et le conducteur 202 ; et une réduction des risques d’endommagement de l’émail du conducteur 202 : lors de la soudure/brasure entre le conducteur et l’élément de connexion, les pièces sont en effet amenées à chauffer, de sorte que, si la température devient trop élevée (par exemple, dépasse les 180 °C), l’émail du conducteur peut être endommagé. [0041] Par exemple, cette pièce monobloc peut être réalisée par fabrication additive. Cependant, par exemple en fonction de la géométrie du conducteur 202 (et en particulier sa longueur), d’autres méthodes de fabrication peuvent être envisagées, telles que le tréfilage, l’usinage ou le moulage. Les méthodes de fabrication permettant de fabriquer un conducteur 202 incurvé (et non droit) permettent de limiter les risques d’obstruction, car lors du pliage du conducteur droit, les déformations de la section de passage du fluide peuvent dans certains cas (ex : rayon de courbure faible/peu élevé) être mal maitrisées.
[0042] La pièce monobloc peut être réalisée en cuivre, aluminium, ou un alliage de l’un des deux matériaux précédents.
[0043] Le canal d’écoulement peut présenter une section transversale ronde, rectangulaire, en losange, ou autre. La forme extérieure du conducteur 202 peut différer de celle de la section du canal d’écoulement : par exemple, la section du canal d’écoulement peut être ronde à l’intérieur d’un conducteur 202 de section externe rectangulaire.
[0044] En référence à la figure 3, un exemple d’une élément de connexion 208 va à présent être décrit plus en détail.
[0045] L’élément de connexion 208 présente un corps 302 à l’extrémité du conducteur électrique 202 et portant les bornes 210, 212. Dans l’exemple illustré, la borne de connexion électrique 212 est sous la forme d’une patte 304 présentant un trou de vissage 306, par exemple à une barre omnibus.
[0046] De préférence, un chanfrein 307 est prévu entre le corps 302 et le conducteur électrique 202, afin de renforcer mécaniquement la liaison entre le corps 302 et le conducteur électrique 202.
[0047] Le canal d’acheminement, désigné par la référence 308, présente un diamètre interne d, tandis que la borne de connexion hydraulique 210 présente un diamètre interne D généralement plus grand que celui du canal d’acheminement 304.
[0048] Ainsi, il est prévu un rétrécissement 310 dans le corps 302 entre le diamètre D et le diamètre d.
[0049] De préférence, le rétrécissement 310 est progressif, afin de diminuer les pertes de charges. En effet, d’après la loi de Barlow, la pression maximale qu’un tube peut supporter dépend de ses dimensions et de son matériau, de sorte que les pertes de charges maximales sont données par : [Math. 1]
Figure imgf000011_0001
où P est les pertes de charge [Pa], a est la limité d’élasticité [Pa], S est l’épaisseur de la paroi du conducteur 202 [m], Dexf est le diamètre extérieur du conducteur 202.
[0050] Dans l’exemple illustré sur la figure 3, le rétrécissement 310 est par pallier avec des pentes droites entre les paliers. Ainsi, il est simple à usiner, puisqu’il est possible d’utiliser des forets de diamètres décroissants.
[0051] En référence à la figure 4, le rétrécissement 310 pourrait être brusque. Dans ce cas, les pertes de charges sont données par :
[Math. 2]
Figure imgf000011_0002
où P est les pertes de charge [Pa], p est la masse volumique du fluide de refroidissement [kg/m3] et 1/est vitesse moyenne du fluide après rétrécissement [m/s].
[0052] En référence à la figure 5, le rétrécissement 310 pourrait être arrondi. Dans ce cas, les pertes de charges sont données par :
[Math. 3]
P = 0,02E>pV2 où P est les pertes de charge [Pa], p est la masse volumique du fluide de refroidissement [kg/m3] et 1/est vitesse moyenne du fluide après rétrécissement [m/s].
[0053] En référence à la figure 6, le conducteur 202 peut également être droit.
[0054] En référence aux figures 7 et 8, en particulier lorsque l’élément statorique 200 est réalisé par fabrication additive, le conducteur 202 peut en outre comporter des ailettes ou des pions 702 s’étendant dans le canal d’acheminement pour améliorer le transfert de chaleur entre le fluide et le conducteur 202.
[0055] La figure 9 et la figure 10 illustrent une variante de l’élément de connexion 208 des figures précédentes, cette variante portant la référence 902.
[0056] L’élément de connexion 902 est identique à l’élément de connexion 208, si ce n’est que le trou de vissage 306 est remplacé par une tige filetée 904 se projetant de de la patte 304. La tige filetée 904 est par exemple conçue pour être insérée dans un trou d’une barre omnibus et serrée par un boulon ou équivalent.
[0057] En conclusion, on notera que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci- dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.
[0058] Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

Claims

Revendications
[1] Élément statorique (200) d’une machine électrique (100) d’un aéronef, comportant : un conducteur électrique (202) allongé et creux afin de définir un canal (308) d’écoulement d’un fluide de refroidissement d’une extrémité à l’autre du conducteur (202), le conducteur (202) étant conçu pour être parcouru par un courant électrique ; et un élément de connexion (208 ; 902) situé à l’une des extrémités du conducteur (202), comportant :
• une borne de connexion fluidique (210) conçue pour permettre une entrée du fluide de refroidissement dans le canal (308) ou bien une sortie du fluide de refroidissement du canal (308), et
• une borne de connexion électrique (210) conçue pour connecter électriquement le conducteur (202) ; caractérisé en ce que le conducteur (202) et l’élément de connexion (208 ; 902) sont formés d’une seule pièce monobloc.
[2] Élément statorique (200) selon la revendication 1 , dans lequel la pièce monobloc est réalisée par l’un parmi : fabrication additive, tréfilage, usinage et moulage.
[3] Élément statorique (200) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la pièce monobloc est en cuivre, en aluminium, ou bien en un alliage de l’un des deux matériaux précédents.
[4] Élément statorique (200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le canal d’écoulement (308) présente un diamètre interne (d) et l’élément de connexion fluidique (210) présente un diamètre interne (D) supérieur au diamètre interne (d) du canal découlement, ainsi qu’un rétrécissement (310) entre le diamètre (D) de l’élément de connexion et le diamètre (d) du canal d’écoulement (308).
[5] Élément statorique (200) selon la revendication 4, dans lequel le rétrécissement (310) est progressif.
[6] Élément statorique (200) selon la revendication 5, dans lequel le rétrécissement (310) est à bords arrondis.
[7] Élément statorique (200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la borne de connexion électrique (212) comporte un trou de connexion électrique, par exemple de vissage (306), par exemple prévu sur une patte (304).
[8] Élément statorique (200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la borne de connexion électrique (212) comporte une tige filetée (904), par exemple prévue sur une patte (304).
[9] Élément statorique (200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la borne de connexion fluidique (210) comporte un embout mâle ou femelle par exemple pour être connecté à un tuyau flexible.
[10] Élément statorique (200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comportant en outre un autre élément de connexion (208 ; 902) situé à une autre extrémité du conducteur (202), comportant : une borne de connexion fluidique (210) pour une entrée du fluide de refroidissement dans le canal d’écoulement (308) ou bien une sortie du liquide de refroidissement du canal découlement (308), et une borne de connexion électrique (212) afin de connecter électriquement le conducteur (202) ; le conducteur (202) et les deux éléments de connexion (208 ; 902) étant formés de l’unique pièce monobloc.
[11] Machine électrique (100) comportant : un rotor (108) ; et un stator (102) d’entraînement du rotor (108), le stator (102) comportant un élément statorique (200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10.
[12] Aéronef comportant une machine électrique (100) selon la revendication 11 .
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