FR3150059A1 - INTELLIGENT ELECTRIC MOTOR WITH ELECTRICAL REDUNDANCY AND INTEGRATED FAULT DETECTION - Google Patents
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Abstract
Moteur intelligent (10) comprenant :- un convertisseur électromécanique à aimants permanents (12) ; et- une unité électronique de commande ;le convertisseur électromécanique (12) comprenant :- un rotor (121) à aimants permanents ; et- un stator (122) comprenant :- un premier ensemble comprenant au moins trois phases électriquement couplées les unes aux autres en étoile ;- un deuxième ensemble comprenant autant de phases que le premier ensemble, les phases du deuxième ensemble étant électriquement couplées les unes aux autres en étoile ; et- une impédance entre les points neutres des étoiles des premier et deuxième ensembles ;ladite unité électronique de commande (18) comprenant un onduleur de commande, comprenant autant de bras de commande indépendants que de phases du premier ensemble et autant de bras de commande indépendants que de phases du deuxième ensemble ;l’onduleur de commande étant configuré pour piloter chaque phase du premier ensemble et chaque phase du deuxième ensemble par ses propres bras de commande ;l’unité électronique de commande étant configurée pour mesurer une différence de tension entre des points neutres des étoiles des premier et deuxième ensembles par rapport à une référence de tension commune auxdits ensembles. A smart motor (10) comprising:- a permanent magnet electromechanical converter (12); and- an electronic control unit;the electromechanical converter (12) comprising:- a permanent magnet rotor (121); and- a stator (122) comprising:- a first assembly comprising at least three phases electrically coupled to each other in a star configuration;- a second assembly comprising as many phases as the first assembly, the phases of the second assembly being electrically coupled to each other in a star configuration; and- an impedance between the neutral points of the stars of the first and second sets;said electronic control unit (18) comprising a control inverter, comprising as many independent control arms as there are phases of the first set and as many independent control arms as there are phases of the second set;the control inverter being configured to control each phase of the first set and each phase of the second set by its own control arms;the electronic control unit being configured to measure a voltage difference between neutral points of the stars of the first and second sets relative to a voltage reference common to said sets.
Description
Le présent exposé se rapporte à un moteur électrique intelligent, notamment pour un aéronef, et plus particulièrement à l’architecture électrique d’un moteur électrique intelligent à plusieurs voies électriques, avec détection de défaut intégrée dans le but d’en renforcer la sécurité de fonctionnement.This presentation relates to an intelligent electric motor, in particular for an aircraft, and more particularly to the electrical architecture of an intelligent electric motor with multiple electrical channels, with integrated fault detection in order to reinforce its operational safety.
Le moteur électrique est récemment devenu intéressant dans des applications véhiculaires, et en particulier aérospatiales, pour favoriser la faible empreinte carbone associée à son utilisation, sa souplesse de mise en œuvre, son efficience (seule l’énergie nécessaire est consommée), sa fiabilité (maintenance limitée) et aussi 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).The electric motor has recently become interesting in vehicular applications, and in particular aerospace, to promote the low carbon footprint associated with its use, its flexibility of implementation, its efficiency (only the necessary energy is consumed), its reliability (limited maintenance) and also the potential reduction in mass and volume that it generates compared to a conventional propulsion system (thermal with hydraulic or pneumatic energy distribution).
Il est alors aisé de comprendre que les contraintes d’intégration mécatronique (masse et volume) de l’ensemble moteur électrique, contrôleur (électronique de puissance et électronique de commande), filtrage et système de refroidissement et la sûreté de fonctionnement sont une problématique clef de ce changement, notamment pour obtenir un ensemble de propulsion dont la masse et l’encombrement restent faibles.It is then easy to understand that the constraints of mechatronic integration (mass and volume) of the electric motor assembly, controller (power electronics and control electronics), filtering and cooling system and operational safety are a key issue of this change, in particular to obtain a propulsion assembly whose mass and size remain low.
Il est connu une architecture d’un moteur intelligent doté d’une boîte de vitesse et d’une pluralité de bobinages indépendants. Chaque bobinage est alimenté par un convertisseur en pont en H, mais le filtrage d’entrée n’est pas intégré au moteur intelligent. Par conséquent, l’architecture est relativement encombrante. Par ailleurs, la présence d’une boîte de vitesse dans le moteur intelligent nuit à la fiabilité du moteur et/ou entraine une augmentation des opérations de maintenance programmée, par rapport à un moteur intelligent sans boîte de vitesse intégrée.An architecture of a smart motor with a gearbox and a plurality of independent windings is known. Each winding is powered by an H-bridge converter, but the input filtering is not integrated into the smart motor. Consequently, the architecture is relatively bulky. Furthermore, the presence of a gearbox in the smart motor is detrimental to the reliability of the motor and/or leads to an increase in scheduled maintenance operations, compared to a smart motor without an integrated gearbox.
Il est aussi connu un moteur intelligent comportant deux groupes de trois bobines électriquement couplés en étoile, avec les neutres des deux groupes électriquement raccordés l’un à l’autre pour avoir un point commun électriquement et équilibrer les courants. Cette configuration est relativement peu coûteuse en termes de réalisation. Toutefois, cette configuration permet à une défaillance dans l’un des groupes de perturber le fonctionnement de l’autre des groupes.There is also known a smart motor comprising two groups of three coils electrically coupled in star, with the neutrals of the two groups electrically connected to each other to have an electrical common point and balance the currents. This configuration is relatively inexpensive in terms of realization. However, this configuration allows a failure in one of the groups to disrupt the operation of the other group.
Le brevet FR 3089715 divulgue un moteur dont le stator comporte deux ensembles triphasés qui sont électriquement découplés l’un par rapport à l’autre. L’objet de l’exposé qui suit a pour but de démontrer qu’au contraire, un couplage électrique bien conçu peut apporter une amélioration de la capacité à détecter les pannes ou des anomalies de comportement des ensembles du stator.Patent FR 3089715 discloses a motor whose stator comprises two three-phase assemblies that are electrically decoupled from each other. The purpose of the following presentation is to demonstrate that, on the contrary, a well-designed electrical coupling can provide an improvement in the ability to detect failures or behavioral anomalies of the stator assemblies.
Le présent exposé vise à fournir une solution architecturale de moteur intelligent permettant de garantir la fourniture du couple mécanique même en cas de panne (totale ou partielle) de bras d’onduleur de tension d’une étoile d’un stator ou en cas d’une panne d’une étoile entière du stator, et aussi permettant de détecter une défaillance dans l’une des étoiles de son stator.This presentation aims to provide an intelligent motor architectural solution to ensure the supply of mechanical torque even in the event of a failure (total or partial) of the voltage inverter arm of a star of a stator or in the event of a failure of an entire star of the stator, and also to detect a failure in one of the stars of its stator.
Un (chaque) bras de commande donné de l’onduleur ne pilote qu’une seule phase d’un seul ensemble.A (each) given control arm of the inverter only drives one phase of a single set.
Dans un premier objet de l’exposé, il est proposé un moteur intelligent comprenant un convertisseur électromécanique à aimants permanents et une unité électronique de commande. Le convertisseur électromécanique comprend un rotor à aimants permanents et un stator. Le stator comprend un premier ensemble, comprenant au moins trois phases électriquement couplées les unes aux autres en étoile, un deuxième ensemble, comprenant autant de phases que le premier ensemble, les phases du deuxième ensemble étant électriquement couplées les unes aux autres en étoile, et une impédance entre les points neutres des étoiles des premier et deuxième ensembles. L’unité électronique de commande comprend un onduleur de commande, comprenant autant de bras de commande indépendants que de phases du premier ensemble et autant de bras de commande indépendants que de phases du deuxième ensemble. L’onduleur de commande est configuré pour piloter chaque phase du premier ensemble et chaque phase du deuxième ensemble par ses propres bras de commande. L’unité électronique de commande est configurée pour mesurer une différence de tension entre des points neutres des étoiles des premier et deuxième ensembles par rapport à une référence de tension commune auxdits ensembles.In a first subject of the disclosure, a smart motor is proposed comprising a permanent magnet electromechanical converter and an electronic control unit. The electromechanical converter comprises a permanent magnet rotor and a stator. The stator comprises a first set, comprising at least three phases electrically coupled to each other in a star, a second set, comprising as many phases as the first set, the phases of the second set being electrically coupled to each other in a star, and an impedance between the neutral points of the stars of the first and second sets. The electronic control unit comprises a control inverter, comprising as many independent control arms as there are phases of the first set and as many independent control arms as there are phases of the second set. The control inverter is configured to drive each phase of the first set and each phase of the second set by its own control arms. The electronic control unit is configured to measure a voltage difference between neutral points of the stars of the first and second sets with respect to a voltage reference common to said sets.
Le couplage électrique des points neutres des étoiles du premier et du deuxième ensembles, et la mesure de tension entre eux, permet au moteur de détecter une défaillance (court-circuit total ou partiel, coupure d’une phase moteur, dégradation de conducteur, ouverture de circuit, perte de transistor en circuit ouvert, défaillance ouvert…) du stator. Si la défaillance est détectée assez tôt, il est même possible de changer l’opération du moteur de manière à éviter une surchauffe du moteur et/ou des dégradations de ses composants (par exemple des conducteurs du stator).The electrical coupling of the neutral points of the stars of the first and second sets, and the voltage measurement between them, allows the motor to detect a failure (total or partial short circuit, motor phase cut, conductor degradation, circuit opening, loss of transistor in open circuit, open failure, etc.) of the stator. If the failure is detected early enough, it is even possible to change the operation of the motor so as to avoid overheating of the motor and/or degradation of its components (for example stator conductors).
L’impédance peut aider non seulement à générer une différence de tension lorsqu’un courant existe entre les points neutres des ensembles, mais aussi à limiter ce courant. L’unité électronique de commande peut être configurée pour mesurer la tension aux bornes de l’impédance.The impedance can help not only to generate a voltage difference when a current exists between the neutral points of the assemblies, but also to limit this current. The electronic control unit can be configured to measure the voltage across the impedance.
Dans le moteur intelligent selon l’exposé, les deux ensembles en étoile peuvent être bobinés successivement et non simultanément ce qui prend plus de temps qu’un bobinage simultané mais peut permettre d’avoir un découplage magnétique et/ou électrique, et/ou peut permettre de ségréguer mécaniquement les bobines des deux ensembles. L’équilibrage des couples produits par les courants commandés est réalisé par la manière de bobiner séparément chaque ensemble de bobines. Le bobinage doit donc être plus complexe que dans la configuration où les deux ensembles de bobines sont bobinés simultanément (car on réalise deux bobinages indépendants, au lieu de d’un seul bobinage comportant deux fils électriquement isolés l’un de l’autre).In the intelligent motor according to the disclosure, the two star sets can be wound successively and not simultaneously, which takes more time than simultaneous winding but can allow for magnetic and/or electrical decoupling, and/or can allow for mechanical segregation of the coils of the two sets. Balancing of the torques produced by the controlled currents is achieved by the way each set of coils is wound separately. The winding must therefore be more complex than in the configuration where the two sets of coils are wound simultaneously (because two independent windings are produced, instead of a single winding comprising two wires electrically insulated from each other).
Dans le moteur intelligent selon l’exposé, les bobines des différents ensembles peuvent être repartis autour de l’axe de rotation du rotor du moteur intelligent de manière à être géométriquement séparés les uns des autres. La séparation géométrique, autrement dit la ségrégation mécanique, peut permettre de limiter voire éviter la propagation d’un défaut dans l’un des ensembles vers un autre via conduction et/ou induction électrique et/ou transfert thermique.In the intelligent motor according to the disclosure, the coils of the different assemblies can be distributed around the axis of rotation of the rotor of the intelligent motor so as to be geometrically separated from each other. Geometric separation, in other words mechanical segregation, can make it possible to limit or even avoid the propagation of a fault in one of the assemblies to another via conduction and/or electrical induction and/or thermal transfer.
Le moteur peut être configuré pour isoler les premier et deuxième ensembles l’un de l’autre en réponse à un dépassement d’un seuil de tension par la tension entre les points neutres de leurs étoiles.The motor may be configured to isolate the first and second sets from each other in response to the voltage between the neutral points of their stars exceeding a voltage threshold.
Ainsi, l’ensemble défaillant ne serait plus piloté lorsque le moteur continue à piloter l’ensemble non-défaillant.Thus, the faulty assembly would no longer be driven when the motor continues to drive the non-faulty assembly.
Le moteur peut être configuré pour mesurer la tension à chaque borne de chaque phase des premier et deuxième ensembles, et signaler un défaut dans les ensembles donnés en réponse à un dépassement d’un seuil de divergence par une différence entre les tensions de deux de ses phases. En complément ou en alternative, le moteur peut être configuré pour mesurer la tension à chaque borne de chaque phase des premier et deuxième ensembles, et le courant de chaque alimentation de bobine, pour localiser un défaut dans l’un des ensembles donnés en réponse à un dépassement d’un seuil de tension par la tension entre les points neutres des étoiles des premier et deuxième ensembles.The motor may be configured to measure the voltage at each terminal of each phase of the first and second sets, and signal a fault in the given sets in response to a difference between the voltages of two of its phases exceeding a divergence threshold. Additionally or alternatively, the motor may be configured to measure the voltage at each terminal of each phase of the first and second sets, and the current of each coil supply, to locate a fault in one of the given sets in response to a voltage threshold exceeding by the voltage between the neutral points of the stars of the first and second sets.
Ainsi, le moteur peut identifier quel ensemble serait défaillant, même lorsque le stator ne comprend que deux ensembles. Toutefois, le moteur peut être configuré de cette manière indépendamment du nombre d’ensembles dans le stator.This way, the motor can identify which set would fail, even when the stator only has two sets. However, the motor can be configured this way regardless of the number of sets in the stator.
Le stator peut comprendre au moins un ensemble autre que les premier et deuxième ensembles, comprenant (chacun) autant de phases que le premier ensemble, électriquement couplées les unes aux autres en étoile. L’onduleur peut comprendre en outre autant de bras de commande indépendants que de phases de l’(ensemble d’)ensemble(s) autre que les premier et deuxième ensembles. L’onduleur peut être configuré en outre pour piloter chaque phase de l’(ensemble d’)ensemble(s) autre que les premier et deuxième ensembles par son propre bras de commande. L’unité électronique de commande peut être configurée en outre pour mesurer une différence de tension entre le point neutre de l’étoile du premier ensemble et le point neutre de l’étoile de l’(un des) ensemble(s) autre que les premier et deuxième ensembles, et pour mesurer une différence de tension entre le point neutre de l’étoile du deuxième ensemble et le point neutre de l’étoile de l’(un des) ensemble(s) autre que les premier et deuxième ensembles.The stator may comprise at least one assembly other than the first and second assemblies, comprising (each) as many phases as the first assembly, electrically coupled to each other in a star configuration. The inverter may further comprise as many independent control arms as there are phases of the (set of) assembly(s) other than the first and second assemblies. The inverter may be further configured to drive each phase of the (set of) assembly(s) other than the first and second assemblies by its own control arm. The electronic control unit may be further configured to measure a voltage difference between the neutral point of the star of the first assembly and the neutral point of the star of the (one of) assembly(s) other than the first and second assemblies, and to measure a voltage difference between the neutral point of the star of the second assembly and the neutral point of the star of the (one of) assembly(s) other than the first and second assemblies.
Lorsque le moteur intelligent comporte plus de deux ensembles, il peut au moins mesurer la différence de tension entre un point neutre de l’un des ensembles et ceux de deux autres ensembles, voire mesurer la différence de tension entre les points neutres de tous les ensembles pris deux à deux.When the smart motor has more than two sets, it can at least measure the voltage difference between a neutral point of one of the sets and those of two other sets, or even measure the voltage difference between the neutral points of all the sets taken two by two.
Le moteur intelligent peut être dépourvu de boîte de vitesse à l’intérieur de son boîtier, le boîtier, ou carter, logeant le convertisseur électromécanique et l’unité de commande. Cela peut permettre de réaliser un gain en volume et en masse ainsi qu’un gain en fiabilité et en maintenance.The smart motor can be without a gearbox inside its housing, the housing, or casing, housing the electromechanical converter and the control unit. This can allow for a gain in volume and mass as well as a gain in reliability and maintenance.
Le convertisseur électromécanique peut être une machine synchrone.The electromechanical converter can be a synchronous machine.
Le stator du convertisseur électromécanique peut comprendre une série de dents disposée dans un sens circonférentiel du stator. Par exemple, la série de dents peut être réalisée en tant qu’une couronne dentée et/ou un empilage de tôles présentant des saillies radiales séparées les unes des autres dans le sens circonférentiel par des encoches radiales. Chaque phase peut comprendre une bobine bobinée autour d’une seule dent du stator, ou bien d’une série de plusieurs bobines bobinées autour d’une seule dent du stator. Par « dent du stator » on entend une dent d’une couronne dentée ou bien une saillie radiale d’un empilage de tôles.The stator of the electromechanical converter may comprise a series of teeth arranged in a circumferential direction of the stator. For example, the series of teeth may be implemented as a toothed ring and/or a stack of laminations having radial projections separated from each other in the circumferential direction by radial notches. Each phase may comprise a coil wound around a single tooth of the stator, or a series of several coils wound around a single tooth of the stator. By "stator tooth" is meant a tooth of a toothed ring or a radial projection of a stack of laminations.
Ainsi, chacune des bobines de chacun des ensembles peut être bobinée autour d’une seule dent de la couronne dentée, ce qui peut permettre de minimiser la taille du stator, notamment la taille de la tête de bobine.Thus, each of the coils of each of the sets can be wound around a single tooth of the ring gear, which can make it possible to minimize the size of the stator, in particular the size of the coil head.
Le rotor peut comporter des aimants disposés selon une configuration Halbach (« Halbach array » en anglais) ce qui peut permettre d’augmenter le couple massique du moteur intelligent.The rotor may include magnets arranged in a Halbach configuration (“Halbach array” in English) which can increase the specific torque of the smart motor.
Le stator du convertisseur électromécanique peut être divisé en plages angulaires distinctes, le nombre de plages angulaires d’un stator correspondant au nombre d’ensembles triphasés du stator, la plage angulaire s’étendant sur un angle correspondant au résultat de la division de 360° par le nombre d’ensembles du stator, ou par un multiple entier du nombre d’ensembles du stator.The stator of the electromechanical converter can be divided into distinct angular ranges, the number of angular ranges of a stator corresponding to the number of three-phase sets of the stator, the angular range extending over an angle corresponding to the result of dividing 360° by the number of sets of the stator, or by an integer multiple of the number of sets of the stator.
Dans le cas d’un stator à deux ensembles, les bobines du premier ensemble seraient ainsi disposées sur une première plage angulaire du stator s’étendant sur 180° mécaniques et les bobines du deuxième ensemble pourraient être disposées sur une deuxième plage angulaire du stator s’étendant sur 180° mécaniques, la première plage angulaire étant distincte de la deuxième plage.In the case of a two-set stator, the coils of the first set would thus be arranged over a first angular range of the stator extending over 180° mechanically and the coils of the second set could be arranged over a second angular range of the stator extending over 180° mechanically, the first angular range being distinct from the second range.
Le premier ensemble de bobines et le deuxième ensemble de bobines se situent donc sur deux parties distinctes du périmètre d’un cercle. Cela peut permettre de faciliter la ségrégation mécanique, magnétique, électrique et/ou thermique entre les deux ensembles de bobines, en particulier pour qu’un défaut éventuellement présent sur une bobine de l’un des ensembles ne se propage pas à, et/ou endommage une partie d’un autre des ensembles.The first set of coils and the second set of coils are therefore located on two distinct parts of the perimeter of a circle. This can facilitate mechanical, magnetic, electrical and/or thermal segregation between the two sets of coils, in particular so that a defect possibly present on a coil of one of the sets does not propagate to, and/or damage a part of another of the sets.
L’unité de commande peut comporter en outre un module de régulation du courant dans chaque ensemble de bobines indépendamment de l’autre ensemble de bobines, et/ou un module de régulation de la vitesse du rotor.The control unit may further comprise a module for regulating the current in each set of coils independently of the other set of coils, and/or a module for regulating the speed of the rotor.
L’unité de commande peut être configurée pour fonctionner avec et/ou sans capteur de la position mécanique du rotor. Le capteur de position mécanique peut donner la position mécanique angulaire du rotor (par rapport au stator) sur lequel le capteur est raccordé. Cela peut permettre à l’unité de commande d'avoir cette information de position pour pouvoir réguler les courants dans les deux ensembles de bobinages du stator. Dans le cas où le moteur est équipé d’un capteur de la position du rotor, ce capteur peut comporter une voie de mesure qui est utilisée par tous les ensembles – ou un capteur par ensemble.The control unit can be configured to operate with and/or without a mechanical rotor position sensor. The mechanical position sensor can provide the angular mechanical position of the rotor (relative to the stator) to which the sensor is connected. This can allow the control unit to have this position information to be able to regulate the currents in the two sets of stator windings. In the case where the motor is equipped with a rotor position sensor, this sensor can have a measuring channel that is used by all sets – or one sensor per set.
Lorsque le capteur de position n'est pas monté ou lorsqu’on perd l'information de position issue du capteur, un procédé d'estimation de position peut être mis en œuvre par le module de régulation de l’unité de commande pour assurer la fonction régulation des courants dans les deux bobinages du stator.When the position sensor is not mounted or when the position information from the sensor is lost, a position estimation method can be implemented by the regulation module of the control unit to ensure the regulation function of the currents in the two stator windings.
L’unité électronique de commande peut avantageusement comprendre en outre une interface de connexion raccordant un bus d’alimentation haute tension continue à chacun des bras de l’onduleur et comportant un étage de découplage capacitif muni de condensateurs de mode différentiel.The electronic control unit may advantageously further comprise a connection interface connecting a high-voltage DC power supply bus to each of the arms of the inverter and comprising a capacitive decoupling stage provided with differential mode capacitors.
D'autres caractéristiques et avantages de la technologie objet de l’exposé apparaîtront à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de la technologie objet de l’exposé, donnés à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés.Other features and advantages of the disclosed technology will become apparent from the following description of several embodiments of the disclosed technology, given by way of example and with reference to the attached drawings.
Sur la
Alors que la disposition de rotors de propulsion visible en
L’homme du métier comprendra qu’un moteur selon l’exposé pourrait être utilisé dans toute application propulsive/motrice ou non, dans tout aéronef/véhicule ou machine non-véhiculaire.The skilled person will understand that an engine according to the disclosure could be used in any propulsive/motor or non-propulsion application, in any aircraft/vehicle or non-vehicular machine.
Dans le cas d’une application avec accès à la terre – par exemple une machine non volante – la référence de tension commune aux ensembles du moteur intelligent est la terre. Dans le cas d’une application sans accès à la terre – par exemple dans un aéronef – la référence de tension commune aux ensembles du moteur intelligent est la tension de référence utilisée dans le(s) système(s) électrique(s) de l’aéronef (ou autre application).In the case of an application with access to earth – for example a non-flying machine – the common voltage reference for the smart motor assemblies is earth. In the case of an application without access to earth – for example in an aircraft – the common voltage reference for the smart motor assemblies is the reference voltage used in the electrical system(s) of the aircraft (or other application).
Sur la
Le moteur intelligent 10 illustré sur la
Un arbre de transmission 13 est disposé vers une première extrémité 201 du moteur 10 selon la direction axiale DA.A transmission shaft 13 is arranged towards a first end 201 of the motor 10 in the axial direction DA.
Le moteur intelligent 10 comprend une roue à aubes 14 montée sur un rotor de refroidissement 9 entourant un stator de refroidissement 99. Le rotor de refroidissement 9 et le stator de refroidissement 99 sont disposés vers une deuxième extrémité 202 du moteur intelligent 10 selon la direction axiale DA.The smart motor 10 comprises an impeller 14 mounted on a cooling rotor 9 surrounding a cooling stator 99. The cooling rotor 9 and the cooling stator 99 are arranged towards a second end 202 of the smart motor 10 in the axial direction DA.
Le moteur intelligent 10 comprend des moyens de filtrage électrique 16, une unité électronique de commande 18, et un boîtier 20, ou carter à l’intérieur duquel sont logés le convertisseur électromécanique 12, l’unité électronique de commande 18 et les moyens de filtrage 16.The intelligent motor 10 comprises electrical filtering means 16, an electronic control unit 18, and a housing 20, or casing inside which are housed the electromechanical converter 12, the electronic control unit 18 and the filtering means 16.
Le boîtier 20 présente une forme creuse, sensiblement cylindrique ou tronconique, avec, dans le mode de réalisation illustré sur la
L’axe de rotation de l’arbre de transmission 13 peut être confondu avec l’axe de rotation de la roue à aubes 14.The axis of rotation of the transmission shaft 13 can be confused with the axis of rotation of the impeller 14.
Dans la direction axiale DA, le boîtier 20 est fermé vers la première extrémité 201 par un couvercle 22, et vers la deuxième extrémité 202 par la roue à aubes 14.In the axial direction DA, the housing 20 is closed towards the first end 201 by a cover 22, and towards the second end 202 by the impeller 14.
Le moteur intelligent 10 comprend un dispositif de refroidissement 24 qui coopère avec la roue à aubes 14 et le boîtier 20 pour refroidir les différents composants du moteur intelligent 10 et en particulier le convertisseur électromécanique 12.The smart motor 10 comprises a cooling device 24 which cooperates with the impeller 14 and the housing 20 to cool the various components of the smart motor 10 and in particular the electromechanical converter 12.
Le dispositif de refroidissement 24 comprend un carter de refroidissement 245 disposé autour du boitier 20, définissant ainsi une veine de refroidissement 248 disposée radialement entre une surface radiale externe 203 du boitier 20 et une surface radiale interne du carter de refroidissement 245. Les termes « interne » et « externe », et « intérieur » et « extérieur » sont utilisés ici en référence à la direction radiale DR dans le moteur intelligent 10.The cooling device 24 includes a cooling casing 245 disposed around the housing 20, thereby defining a cooling vein 248 disposed radially between an outer radial surface 203 of the housing 20 and an inner radial surface of the cooling casing 245. The terms “inner” and “outer”, and “inner” and “outer” are used herein with reference to the radial direction DR in the smart motor 10.
La rotation de la roue à aubes 14 génère et alimente un flux d’air F dans la veine de refroidissement 248. A titre d’exemple, le flux peut entrer dans la veine 248 par la deuxième extrémité 202 du moteur intelligent 10, en traversant les aubes 140 de la roue à aubes 14, et peut sortir de la veine par la première extrémité 201 du moteur intelligent 10, en traversant le couvercle 22.The rotation of the impeller 14 generates and feeds an air flow F into the cooling stream 248. As an example, the flow can enter the stream 248 through the second end 202 of the smart motor 10, passing through the blades 140 of the impeller 14, and can exit the stream through the first end 201 of the smart motor 10, passing through the cover 22.
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, à une position dans la direction axiale DA entre les première 201 et deuxième 202 extrémités. L’ensemble d’ailettes 240 forme 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. En l’occurrence, l’ensemble d’ailettes est situé au niveau du stator 122 du moteur intelligent 10, et permet ainsi de refroidir le stator 122.The cooling device 24 comprises a set of fins 240 extending radially outward from the outer radial surface 203 of the housing 20, at a position in the axial direction DA between the first 201 and second 202 ends. The set of fins 240 forms a radiator allowing heat exchange between the fins 240 and an air flow F passing through the fins 240 of the cooling device 24. In this case, the set of fins is located at the stator 122 of the smart motor 10, and thus allows the stator 122 to be cooled.
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 généré par le rotor de propulsion de l’aéronef, le rotor de propulsion étant constitué classiquement d’une hélice liée mécaniquement à l’arbre de rotation du moteur intelligent. Dans une autre variante, le moteur intelligent pourrait comprendre une roue à aubes directement entraînée par l’arbre 13, sans besoin de couple de rotor de refroidissement et de stator de refroidissement.In one variant, the smart engine could not include impellers and a cooling casing in order to reduce the mass of the smart engine. The smart engine would then be cooled by the airflow generated by the propulsion rotor of the aircraft, the propulsion rotor being conventionally constituted by a propeller mechanically linked to the rotation shaft of the smart engine. In another variant, the smart engine could include an impeller directly driven by the shaft 13, without the need for cooling rotor torque and cooling stator.
Dans le mode de réalisation illustré sur la
La partie motrice est soutenue dans le boitier 20 par une structure 98 conique s’étendant axialement vers la deuxième extrémité 202 depuis la première extrémité 201 et radialement depuis l’arbre 13 vers une surface radiale interne 204 du boitier 20. Au niveau de l’arbre 13, la structure 98 comprend un ou plusieurs roulements 97A, 97B.The drive part is supported in the housing 20 by a conical structure 98 extending axially towards the second end 202 from the first end 201 and radially from the shaft 13 towards an internal radial surface 204 of the housing 20. At the shaft 13, the structure 98 comprises one or more bearings 97A, 97B.
La structure 98 sépare la partie motrice et la partie électronique. Toutefois, comme on le voit en
Le moteur intelligent 10 comprend une paroi interne 15 s’étendant axialement vers la première extrémité 201 depuis le stator de refroidissement 99 et radialement depuis le stator de refroidissement 99 vers la surface radiale interne 204 du boîtier 20. Une première partie 15A de la paroi interne 15 est fixée à la surface radiale interne 204 du boitier 20, et entoure un disque, s’étendant radialement vers la direction axiale DA. Une deuxième partie 15B de la paroi interne 15 est disposée à l’intérieur du stator de refroidissement 99 et fixée à la première partie 15A de la paroi interne 15. Le convertisseur électromécanique 12 est disposé à l’intérieur du boîtier 20 en aval de la première partie de la paroi interne 15. Les moyens de filtrage électrique 16 et l’unité électronique de commande 18 de la partie électronique sont disposés en amont du convertisseur électromécanique 12. Les termes « amont » et « aval » sont utilisés ici en référence au sens d'écoulement du flux d’air de refroidissement représenté par la flèche F sur la
L'unité électronique de commande 18 comprend un convertisseur électrique statique 180 configuré pour alimenter le convertisseur électromécanique 12.The electronic control unit 18 comprises a static electrical converter 180 configured to power the electromechanical converter 12.
Le convertisseur électrique 180 est fixé à la première partie 15A de la paroi interne 15, et disposé entre le disque et la deuxième extrémité 202.The electrical converter 180 is fixed to the first part 15A of the internal wall 15, and arranged between the disk and the second end 202.
Le convertisseur électrique 180 comprend, dans le mode de réalisation illustré sur la
Dans une variante où le convertisseur électrique comprendrait trois, quatre, cinq, sept, ou huit – voire plus d’– unités électroniques de puissance 1800, elles formeraient un polygone régulier coaxial avec l’arbre 13. S’il comprenait deux unités électroniques de puissance 1800, elles seraient de part et d’autre de l’arbre, et coplanaires avec son axe de rotation.In a variant where the electrical converter would comprise three, four, five, seven, or eight – or even more – electronic power units 1800, they would form a regular polygon coaxial with the shaft 13. If it comprised two electronic power units 1800, they would be on either side of the shaft, and coplanar with its axis of rotation.
Le moteur intelligent 10 comprend autant de dispositifs de refroidissement 25 que d’unités électroniques de puissance 1800. Les dispositifs de refroidissement 25 sont disposés sur la première partie 15A de la paroi interne, à la même position dans la direction axiale DA que les unités électroniques de puissance 1800, de manière à ce que leurs ailettes s’étendent dans la veine 248.The intelligent engine 10 comprises as many cooling devices 25 as there are electronic power units 1800. The cooling devices 25 are arranged on the first part 15A of the inner wall, at the same position in the axial direction DA as the electronic power units 1800, so that their fins extend into the vein 248.
Les moyens de filtrage 16 comprennent une carte électronique de filtrage 160 sur laquelle sont montés des condensateurs 162. La carte électronique de filtrage 160 est fixée au disque, et disposée entre le disque et la structure 98.The filtering means 16 comprise an electronic filtering card 160 on which capacitors 162 are mounted. The electronic filtering card 160 is fixed to the disk, and arranged between the disk and the structure 98.
Dans le mode de réalisation illustré sur la
En outre, l’unité électronique de commande 18 comprend une carte électronique de commande 182 configurée pour commander le fonctionnement du convertisseur électromécanique 12.Furthermore, the electronic control unit 18 comprises an electronic control card 182 configured to control the operation of the electromechanical converter 12.
Le moteur intelligent 10 comprend 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 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 de la deuxième partie 15B de la paroi interne 15, entre le convertisseur électrique 180 et la deuxième partie 15B de la paroi interne 15.The intelligent motor 10 comprises an electronic supervision card 26 housed inside the housing 20 and in communication with the electronic control card 182. The electronic supervision card 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 second part 15B of the internal wall 15, between the electric converter 180 and the second part 15B of the internal wall 15.
Dans cette configuration axiale, le dispositif de refroidissement 24 est communalisé entre le convertisseur électromécanique 12 et la partie électronique du moteur intelligent 10 (par exemple entre le convertisseur électromécanique 12, 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 des dispositifs de refroidissement 24, 25. Le boîtier 20 récupère à la fois la chaleur générée par le convertisseur électromécanique 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 dispositifs de refroidissement 24, 25. Le flux d’air F évacue ensuite les calories hors du moteur intelligent 10.In this axial configuration, the cooling device 24 is shared between the electromechanical converter 12 and the electronic part of the smart motor 10 (for example between the electromechanical converter 12, the filtering means 16 and the electronic control unit 18). The cooling air flow F delivered by the blades 140 of the impeller 14 circulates along the external radial surface 203 of the housing 20 and communicates fluidically with the fins of the cooling devices 24, 25. The housing 20 recovers both the heat generated by the electromechanical converter 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 cooling devices 24, 25. The air flow F then evacuates the calories out of the smart motor 10.
Le convertisseur électromécanique 12 du moteur intelligent 10 peut être une machine synchrone. Le convertisseur électromécanique 12 comporte un rotor 121 à aimants permanents et un stator 122. Comme cela est illustré sur la
L’unité électronique de commande 18 du moteur intelligent 10 comporte un onduleur de commande 184 muni d’autant de bras de commande indépendants 1840 que de phases du stator du convertisseur électromécanique. Chaque bras de commande 1840 est configuré pour piloter une phase 123, 124 du stator 122 du convertisseur électromécanique 12. L’onduleur 184 est configuré pour piloter chaque phase du stator par son propre bras de commande.The electronic control unit 18 of the intelligent motor 10 comprises a control inverter 184 provided with as many independent control arms 1840 as there are phases of the stator of the electromechanical converter. Each control arm 1840 is configured to control a phase 123, 124 of the stator 122 of the electromechanical converter 12. The inverter 184 is configured to control each phase of the stator by its own control arm.
Pour assurer la ségrégation mécanique entre les ensembles 123, 124 du stator, les bobines 1230 du premier ensemble 123 sont bobinées puis les bobines 1240 du deuxième ensemble 124 peuvent être bobinées à l’issue du bobinage des bobines 1230 du premier ensemble 123.To ensure mechanical segregation between the assemblies 123, 124 of the stator, the coils 1230 of the first assembly 123 are wound and then the coils 1240 of the second assembly 124 can be wound after winding the coils 1230 of the first assembly 123.
Le stator 122 comprend une couronne dentée. Chaque bobine 1230, 1240 du stator peut être bobinée autour d’une seule dent de la couronne dentée ce qui permet de minimiser la taille du stator 122, notamment la taille de la tête de chacune des bobines 1230 et 1240, ou d’une succession en série de plusieurs bobines chacune bobinée autour d’une seule dent de la couronne dentée.The stator 122 comprises a toothed crown. Each coil 1230, 1240 of the stator can be wound around a single tooth of the toothed crown, which makes it possible to minimize the size of the stator 122, in particular the size of the head of each of the coils 1230 and 1240, or a series succession of several coils each wound around a single tooth of the toothed crown.
Le rotor 121 comporte des aimants disposés selon une configuration radiale classique ou une configuration Halbach pour augmenter le couple massique du moteur intelligent 10.The rotor 121 has magnets arranged in a conventional radial configuration or a Halbach configuration to increase the specific torque of the smart motor 10.
Lorsque le moteur 10 ne comprend que deux ensembles 123, 124, Les bobines 1230 du premier ensemble 123 peuvent être disposées sur une première plage angulaire P1 du stator s’étendant sur 180° mécaniques et les bobines 1240 du deuxième ensemble 124 peuvent être disposées sur une deuxième plage angulaire P2 du stator s’étendant sur 180° mécaniques. Une telle disposition des plages angulaires est illustrée schématiquement en
Il est également envisagé de prévoir plusieurs plages angulaires par ensemble. Par exemple en
Plus généralement encore, une plage peut s’étendre sur (360/(N*M))° mécaniques, où N est le nombre d’ensembles et M est le nombre de plages par ensemble.More generally, a range can extend over (360/(N*M))° mechanical, where N is the number of sets and M is the number of ranges per set.
L’unité électronique de commande 18 comporte un module de régulation du courant dans chaque ensemble 123,124 indépendamment de l’autre (ou indépendamment des autres) ensemble(s) 124, 123, et un module de régulation de la vitesse du rotor 121.The electronic control unit 18 comprises a current regulation module in each assembly 123, 124 independently of the other (or independently of the other) assembly(s) 124, 123, and a rotor speed regulation module 121.
Le moteur intelligent 10 comprend une interface de connexion raccordant un bus d’alimentation haute tension continue à chacun des bras 1840 de l’onduleur 184 de l’unité électronique de commande 18. L’interface de connexion comporte les moyens de filtrage 16 réalisés sous la forme d’un étage de découplage capacitif muni de condensateurs de mode différentiel. Dans le mode de réalisation illustré sur la
L’unité électronique de commande 180 est configurée pour mesurer une différence de tension entre le point neutre de l’étoile du premier ensemble 123 et le point neutre de l’étoile du deuxième ensemble 124. A cette fin, le moteur 10 peut comprendre une impédance Z12 (par exemple résistance, capacité, inductance, ou une combinaison de celles-ci…) couplant électriquement les points neutres des étoiles du premier 123 et du deuxième 124 ensembles, et l’unité électronique de commande 180 peut être configurée pour mesurer la tension VD12 aux bornes de cette impédance. La mise en place d’une impédance Z12 entre les points neutres permet de limiter le courant entre les étoiles des ensembles. L’impédance Z12 peut être connectée directement aux conducteurs du stator, ou connectés indirectement aux conducteurs du stator via des fils, ou d’autres conducteurs.The electronic control unit 180 is configured to measure a voltage difference between the neutral point of the star of the first set 123 and the neutral point of the star of the second set 124. For this purpose, the motor 10 may comprise an impedance Z12 (for example resistance, capacitance, inductance, or a combination thereof…) electrically coupling the neutral points of the stars of the first 123 and the second 124 sets, and the electronic control unit 180 may be configured to measure the voltage VD12 across this impedance. The establishment of an impedance Z12 between the neutral points makes it possible to limit the current between the stars of the sets. The impedance Z12 may be connected directly to the conductors of the stator, or connected indirectly to the conductors of the stator via wires, or other conductors.
En général, lorsque deux ensembles identiques sont pilotés de la même façon, on s’attend à ce que les ensembles se comportent de la même façon. Un écart dans leurs comportements, ce qui signifie typiquement un problème avec l’un ou l’autre des ensembles lorsqu’ils sont pilotés de la même façon, peut être détecté par la présence d’une différence de tension VD12 entre les points neutres de leurs étoiles, qui dépasse un seuil de tension prédéterminé. Le seuil de tension prédéterminé est supérieur aux variations normales de tension qui peuvent exister lorsque les ensembles pilotés de la même façon se comportent de la même façon.In general, when two identical sets are driven in the same way, the sets are expected to behave in the same way. A deviation in their behavior, which typically means a problem with one or the other of the sets when driven in the same way, can be detected by the presence of a VD12 voltage difference between the neutral points of their stars, which exceeds a predetermined voltage threshold. The predetermined voltage threshold is higher than the normal voltage variations that can exist when sets driven in the same way behave in the same way.
Le moteur 10 peut être configuré (par exemple au niveau de son unité électronique de contrôle 180) pour isoler les premier 123 et deuxième 124 ensembles, l’un de l’autre, lorsqu’il détecte que cette différence de tension VD12 dépasse le seuil de tension prédéterminé. A titre d’exemple, le seuil prédéterminé peut correspondre à un écart de comportement au-delà duquel une coupure de fil ou une panne en mode ouvert du bras de pont alimentant une bobine, une ouverture de circuit, une perte de transistor en circuit ouvert, un court-circuit et/ou une dégradation significative des conducteurs pourrait se produire dans un ensemble donné, voire une panne d’un ensemble, générerait un signal au-delà du seuil, ce qui permet de signaler le défaut.The motor 10 may be configured (for example at its electronic control unit 180) to isolate the first 123 and second 124 assemblies from each other when it detects that this voltage difference VD12 exceeds the predetermined voltage threshold. For example, the predetermined threshold may correspond to a behavioral deviation beyond which a wire break or an open mode failure of the bridge arm supplying a coil, a circuit opening, a loss of an open circuit transistor, a short circuit and/or significant degradation of the conductors could occur in a given assembly, or even a failure of an assembly, would generate a signal beyond the threshold, which makes it possible to signal the fault.
A titre d’exemple, dans le contexte d’un moteur propulsif d’un aéronef, les tensions des points neutres des deux ensembles peuvent différer d’environ 7 volts ou moins, alors qu’un défaut dans l’un des ensembles provoquerait une différence d’environ 30 à 50 volts, voire plus. Le seuil peut alors être défini entre 7 et 50 volts, ou entre 7 et 30 volts, ou entre 10 et 30 volts, ou entre 13 et 25 volts, ou entre 13 et 20 volts, ou entre 13 et 17 volts. Un seuil relativement bas peut permettre de détecter des défauts plus tôt dans leur évolution, alors qu’un seuil relativement élevé peut permettre d’écarter des fausses alertes. L’homme du métier comprendra que de tels plages pour le seuil peuvent également être utilisées dans d’autres contextes qu’un aéronef.For example, in the context of an aircraft propulsion engine, the neutral voltages of the two assemblies may differ by about 7 volts or less, while a fault in one of the assemblies would cause a difference of about 30 to 50 volts, or more. The threshold may then be set between 7 and 50 volts, or between 7 and 30 volts, or between 10 and 30 volts, or between 13 and 25 volts, or between 13 and 20 volts, or between 13 and 17 volts. A relatively low threshold may allow faults to be detected earlier in their development, while a relatively high threshold may allow false alarms to be ruled out. Those skilled in the art will understand that such ranges for the threshold may also be used in contexts other than an aircraft.
Le moteur 10 peut continuer à utiliser l’ensemble non-défaillant pour entrainer l’arbre 13.Motor 10 can continue to use the non-failed assembly to drive shaft 13.
La
Lorsque le moteur 10 comprend plus de deux ensembles (ayant chacun autant de phases que le premier ensemble 123), le point neutre de l’étoile du premier ensemble 123 est aussi couplé électriquement au point neutre d’un étoile d’un ensemble autre que le deuxième ensemble 124, l’unité électronique de commande est configurée pour mesurer une différence de tension entre les points neutres des étoiles du premier ensemble 123 et de cet autre ensemble que le deuxième ensemble, le point neutre de l’étoile du deuxième ensemble 124 est couplé électriquement au point neutre d’une étoile d’un ensemble autre que le premier ensemble 123, et l’unité électronique de commande est configurée pour mesurer une différence de tension entre les points neutres des étoiles du deuxième ensemble 124 et de cet autre ensemble que le premier ensemble.When the motor 10 comprises more than two sets (each having as many phases as the first set 123), the neutral point of the star of the first set 123 is also electrically coupled to the neutral point of a star of a set other than the second set 124, the electronic control unit is configured to measure a voltage difference between the neutral points of the stars of the first set 123 and of this set other than the second set, the neutral point of the star of the second set 124 is electrically coupled to the neutral point of a star of a set other than the first set 123, and the electronic control unit is configured to measure a voltage difference between the neutral points of the stars of the second set 124 and of this set other than the first set.
Par exemple, en
En général, l’onduleur 184 comprend autant de bras de commande 1840 indépendants que de phases de l’ensemble d’ensembles du stator.In general, the inverter 184 includes as many independent control arms 1840 as there are phases of the set of stator assemblies.
Plus généralement, et comme on le voit en
Lorsque le moteur 10 comprend au moins trois ensembles, mesurer des différences de tension entre les points neutres des étoiles des ensembles suffit pour déterminer un écart de comportement entre deux ensembles pilotés de la même façon, et pour identifier quel ensemble serait touché par un défaut. En effet, lorsqu’un ensemble est touché par un défaut, des tensions seront détectées entre le point neutre de son étoile et les points neutres des étoiles auxquels son point neutre est électriquement couplé, et ces tensions vont dépasser le seuil choisi.When the motor 10 comprises at least three assemblies, measuring voltage differences between the neutral points of the stars of the assemblies is sufficient to determine a behavioral deviation between two assemblies controlled in the same way, and to identify which assembly would be affected by a fault. Indeed, when an assembly is affected by a fault, voltages will be detected between the neutral point of its star and the neutral points of the stars to which its neutral point is electrically coupled, and these voltages will exceed the chosen threshold.
Lorsque le moteur 10 ne comprend que deux ensembles, les mesures de différence de tension peuvent être complétées par d’autres mesures pour déterminer un écart de comportement lorsque les ensembles sont pilotés de la même façon. Par exemple, l’unité électronique de commande peut être configurée pour mesurer la tension à chaque borne de chaque phase du premier 123 et du deuxième 124 ensemble, et pour les comparer à un seuil de divergence. Lorsque la tension entre les points neutres dépasse son seuil de tension, et la tension entre deux phases d’un même ensemble dépasse le seuil de divergence, le moteur 10 peut signaler un défaut dans l’ensemble correspondant aux phases divergentes.When the motor 10 comprises only two sets, the voltage difference measurements can be supplemented by other measurements to determine a deviation in behavior when the sets are controlled in the same way. For example, the electronic control unit can be configured to measure the voltage at each terminal of each phase of the first 123 and the second 124 set, and to compare them to a divergence threshold. When the voltage between the neutral points exceeds its voltage threshold, and the voltage between two phases of the same set exceeds the divergence threshold, the motor 10 can signal a fault in the set corresponding to the divergent phases.
Il est également envisagé de faire pareil pour chaque phase de chaque ensemble lorsque le moteur 10 comprend plus de deux ensembles, bien que ce ne soit pas indispensable, lorsque le moteur 10 comprend au moins trois ensembles, pour pouvoir détecter des défauts au niveau d’un ensemble donné.It is also envisaged to do the same for each phase of each assembly when the engine 10 comprises more than two assemblies, although this is not essential, when the engine 10 comprises at least three assemblies, to be able to detect faults at the level of a given assembly.
L'exposé fournit ainsi une solution architecturale de moteur intelligent permettant à la fois d’améliorer la puissance massique du moteur pour des applications nécessitant un moteur léger, puissant et comportant son électronique de puissance et de contrôle, et de garantir la fourniture du couple mécanique en cas de panne de bras d’onduleur de tension d’une étoile d’un stator pour un moteur intelligent.The presentation thus provides an intelligent motor architectural solution allowing both to improve the mass power of the motor for applications requiring a light, powerful motor with its power and control electronics, and to guarantee the supply of mechanical torque in the event of a failure of the voltage inverter arm of a star of a stator for an intelligent motor.
Bien que le moteur 10 soit présenté comme ayant son unité de commande dans le boitier, il est également envisagé de situer l’unité de commande à l’extérieur du boitier, par exemple, pour faciliter l’intégration du moteur 10 dans des espaces réduits.Although the motor 10 is presented as having its control unit in the housing, it is also contemplated to locate the control unit outside the housing, for example, to facilitate the integration of the motor 10 in confined spaces.
Le moteur 10 a été présenté dans le contexte d’un moteur de propulsion d’aéronef. Il est également envisagé d’utiliser un moteur tel que décrit ci-dedans comme un moteur d’actionneur électromécanique de commande de vol, comme moteur d’actionneur électromécanique de mouvement de train d’atterrissage, comme moteur de pompe ou de ventilateur – par exemple pour des applications critiques (ventilation de cockpit, pompe hydraulique, pompe carburant), ou pour toute autre application pour laquelle la sécurité de fonctionnement est une caractéristique clef.The engine 10 has been presented in the context of an aircraft propulsion engine. It is also contemplated that an engine as described herein could be used as an electromechanical flight control actuator motor, as an electromechanical landing gear motion actuator motor, as a pump or fan motor – for example for critical applications (cockpit ventilation, hydraulic pump, fuel pump), or for any other application where operational safety is a key characteristic.
Par ailleurs, il est envisagé d’utiliser un tel moteur en dehors du domaine aérospatial. De nombreuses autres applications peuvent être envisagées, tout en restant dans le champ de portée de l’exposé.Furthermore, it is envisaged to use such an engine outside the aerospace field. Many other applications can be envisaged, while remaining within the scope of the presentation.
Claims (10)
- un convertisseur électromécanique à aimants permanents (12) ; et
- une unité électronique de commande (18) ;
le convertisseur électromécanique (12) comprenant :
- un rotor (121) à aimants permanents ; et
- un stator (122) comprenant :
- un premier ensemble (123) comprenant au moins trois phases électriquement couplées les unes aux autres en étoile ;
- un deuxième ensemble (124) comprenant autant de phases que le premier ensemble, les phases du deuxième ensemble étant électriquement couplées les unes aux autres en étoile ; et
- une impédance entre les points neutres des étoiles des premier et deuxième ensembles ;
ladite unité électronique de commande comprenant un onduleur de commande (184), comprenant autant de bras de commande (1840) indépendants que de phases du premier ensemble et autant de bras de commande indépendants que de phases du deuxième ensemble ;
l’onduleur de commande étant configuré pour piloter chaque phase du premier ensemble et chaque phase du deuxième ensemble par ses propres bras de commande ;
l’unité électronique de commande étant configurée pour mesurer une différence de tension (VD12) entre des points neutres des étoiles des premier et deuxième ensembles par rapport à une référence de tension commune auxdits ensembles.Intelligent engine (10) comprising:
- a permanent magnet electromechanical converter (12); and
- an electronic control unit (18);
the electromechanical converter (12) comprising:
- a rotor (121) with permanent magnets; and
- a stator (122) comprising:
- a first assembly (123) comprising at least three phases electrically coupled to each other in a star;
- a second set (124) comprising as many phases as the first set, the phases of the second set being electrically coupled to each other in a star configuration; and
- an impedance between the neutral points of the stars of the first and second sets;
said electronic control unit comprising a control inverter (184), comprising as many independent control arms (1840) as there are phases of the first set and as many independent control arms as there are phases of the second set;
the control inverter being configured to drive each phase of the first set and each phase of the second set by its own control arms;
the electronic control unit being configured to measure a voltage difference (VD12) between neutral points of the stars of the first and second sets relative to a voltage reference common to said sets.
le stator comprend au moins un ensemble autre que les premier et deuxième ensembles, comprenant (chacun) autant de phases que le premier ensemble, électriquement couplées les unes aux autres en étoile, la référence de tension étant commune aux premier et deuxième ensembles et au(x)dit(s) ensemble(s) autre(s) que les premier et deuxième ensembles ;
l’onduleur comprend en outre autant de bras de commande indépendants que de phases de l’(ensemble d’)ensemble(s) autre que les premier et deuxième ensembles ;
l’onduleur est configuré en outre pour piloter chaque phase de l’(ensemble d’)ensemble(s) autre que les premier et deuxième ensembles par son propre bras de commande ;
l’unité électronique de commande est configurée en outre pour :
- mesurer une différence de tension entre le point neutre de l’étoile du premier ensemble et le point neutre de l’étoile de l’(un des) ensemble(s) autre que les premier et deuxième ensembles ;
- mesurer une différence de tension entre le point neutre de l’étoile du deuxième ensemble et le point neutre de l’étoile de l’(un des) ensemble(s) autre que les premier et deuxième ensembles par rapport à la référence commune.An intelligent engine (10) according to any preceding claim, wherein:
the stator comprises at least one assembly other than the first and second assemblies, comprising (each) as many phases as the first assembly, electrically coupled to each other in a star configuration, the voltage reference being common to the first and second assemblies and to said assembly(s) other than the first and second assemblies;
the inverter further comprises as many independent control arms as there are phases of the set(s) other than the first and second sets;
the inverter is further configured to drive each phase of the set(s) other than the first and second sets by its own control arm;
The electronic control unit is further configured to:
- measuring a voltage difference between the neutral point of the star of the first set and the neutral point of the star of the (one of) the set(s) other than the first and second sets;
- measure a voltage difference between the neutral point of the star of the second set and the neutral point of the star of the set(s) other than the first and second sets relative to the common reference.
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