FR2992797A1 - Moteur electrique dote d'un agencement d'etancheite redondant - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un moteur électrique (10) ayant des éléments d'étanchéité primaire (150) et secondaire (160) isolant une cavité de rotor (130) d'une cavité de stator (140).

Description

Moteur électrique doté d'un agencement d'étanchéité redondant Contexte de l'invention La présente divulgation concerne de façon générale 5 les moteurs électriques, et spécifiquement une configuration d'étanchéification à l'intérieur d'un moteur électrique. Les moteurs électriques classiques, tels que ceux utilisés à bord d'un aéronef, utilisent une 10 configuration rotor/stator dans laquelle de l'énergie électrique passant à travers le stator génère un champ électromagnétique, qui provoque lui-même une rotation physique du rotor. Le rotor est couplé à un arbre de sortie et permet la translation d'énergie rotative à un 15 système mécanique raccordé à l'arbre de sortie. Dans certaines conceptions classiques, la cavité de rotor comprend un fluide qui est utilisé pour refroidir et lubrifier le rotor. Ce fluide est appelé fluide de travail. Le fluide de travail est pompé à travers 20 l'aéronef par le moteur. Dans_ ces conceptions, un élément d'étanchéité est positionné entre la cavité de rotor et la cavité de stator pour empêcher le fluide de travail de fuir dans la cavité de stator et d'endommager ou de détruire les composants de stator. 25 Il est entendu que le matériau utilisé pour construire l'élément d'étanchéité se corrodera progressivement, ce qui entraînera finalement une défaillance de l'élément d'étanchéité. Lorsque l'élément d'étanchéité est détérioré, le fluide de travail est 30 introduit dans la cavité de stator et corrodera rapidement les composants de stator. Lorsque cela a lieu, une défaillance du moteur ést imminente. En outre, des conceptions de moteurs classiques ne fournissent aucune indication que l'élément d'étanchéité fuit, et souvent le premier signe du problème n'apparaît que lorsque le moteur est devenu inexploitable et irréparable. Résumé de l'invention L'invention concerne un moteur électrique ayant un rotor dans une cavité de rotor ; un stator dans une cavité de stator, dans lequel le stator est agencé circonférentiellement autour du rotor ; un manchon de stator isolant la cavité de stator de la cavité de rotor ; un premier élément d'étanchéité primaire à l'intérieur de la cavité de rotor, dans lequel le premier élément d'étanchéité primaire est opérationnel pour empêcher un fluide de travail à l'intérieur de la cavité de rotor de sortir de la cavité de rotor ; et un premier élément d'étanchéité secondaire à l'intérieur de la cavité de stator, dans lequel l'élément d'étanchéité secondaire est opérationnel pour empêcher un fluide de travail à l'intérieur de la cavité de rotor d'entrer dans la cavité de stator.

Lesdits premier élément d'étanchéité primaire et premier élément d'étanchéité secondaire peuvent être séparés par ledit manchon de stator. Le moteur électrique peut en outre comprendre une cavité de purge fluidiquement raccordée auxdits premiers 30 éléments d'étanchéité primaire et secondaire, dans lequel ladite cavité de purge peut être opérationnelle pour collecter un fluide de travail qui est passé à travers ledit premier élément d'étanchéité primaire. Le moteur électrique peut en outre comprendre au moins un trou de -purge raccordé à ladite cavité de purge, dans lequel ledit trou de purge peut êtte opérationnel pour évacuer ledit fluide de travail en provenance de ladite cavité de purge. Ladite cavité de purge peut être un écartement défini par l'un d'un manchon de stator et d'un capuchon 10 ou d'un manchon de stator et d'une plaque de montage. Le moteur électrique peut en outre comprendre un second élément d'étanchéité primaire à l'intérieur de ladite cavité de rotor, dans lequel ledit second élément d'étanchéité primaire peut être opérationnel pour 15 empêcher du fluide à l'intérieur de ladite cavité de rotor de sortir de ladite cavité de rotor ; et un second élément d'étanchéité secondaire à l'intérieur de ladite cavité de stator, dans lequel ledit second élément d'étanchéité secondaire peut être opérationnel pour 20 empêcher lesdits fluides de travail d'entrer dans ladite cavité de stator. Lesdits seconds éléments d'étanchéité primaire et secondaire peuvent être axialement opposés auxdits premiers éléments d'étanchéité primaire et secondaire. 25 Le moteur électrique peut en outre comprendre une seconde cavité de purge fluidiquement raccordée auxdits seconds éléments d'étanchéité primaire et secondaire, dans lequel ladite seconde cavité de purge peut être opérationnelle pour collecter ledit fluide de travail 30 qui est passé à travers _ ledit second élément d'étanchéité primaire.

Le moteur électrique peut en outre comprendre un trou de purge raccordé à ladite cavité de purge dans lequel ledit trou de purge peut être opérationnel pour évacuer du fluide en provenance de ladite cavité.

Lesdits premiers éléments d'étanchéité primaire et secondaire peuvent être des éléments d'étanchéité raides et non rotatifs. Au moins l'un desdits premiers éléments d'étanchéité primaire et secondaire peut être un élément 10 d'étanchéité de type joint torique. L'invention divulgue également un procédé de réparation d'un moteur électrique comprenant les étapes consistant à identifier la présence d'un élément d'étanchéité fuyant à l'intérieur du moteur en 15 identifiant un fluide de travail fuyant depuis au moins un trou de purge ; retirer au moins l'un d'un capuchon et d'une plaque de montage du moteur ; remplacer l'élément d'étanchéité fuyant ; et fixer à nouveau le au moins un du capuchon et de la plaque de montage. 20 Ladite étape de remplacement dudit élément d'étanchéité fuyant peut comprendre le retrait d'un élément d'étanchéité primaire non rotatif et raide et le remplacement dudit élément d'étanchéité primaire non rotatif et raide par un nouvel élément d'étanchéité 25 primaire non rotatif et raide. Ladite étape de retrait dudit au moins un d'un capuchon et d'une plaque de montage dudit moteur peut en outre comprendre le retrait d'un manchon de stator dudit moteur, permettant ainsi le remplacement d'un élément 30 d'étanchéité secondaire.

Les particularités de la présente application et d'autres seront mieux comprises à partir du mémoire et des dessins suivants, dont une brève description suit.

Brève description des dessins La figure 1 illustre une vue isométrique d'un moteur électrique. La figure 2 illustre une vue en coupe du moteur électrique de la figure 1.

Description détaillée La figure 1 illustre une vue isométrique d'un moteur électrique 10. Le moteur 10 est contenu à l'intérieur d'un logement de moteur sensiblement cylindrique 20. Un capuchon 30 enferme une extrémité axiale du moteur 10, et une plaque de montage 50 enferme une extrémité axiale du moteur 10 axialement opposée au capuchon 30. Le capuchon 30 est fixé au logement de moteur 20 en utilisant de multiples éléments de fixation 32. La plaque de montage 50 est fixée au logement de moteur 20 en utilisant de multiples éléments de fixation 52. Chacun du capuchon 30 et du logement de moteur 20 comprend un trou de purge 40, 42. Les trous de purge 40, 42 permettent à un fluide de travail qui a fui à travers un élément d'étanchéité de cavité de rotor interne de sortir du moteur 10 sans endommager les composants de stator. Les trous de purge 40, 42 sont alignés axialement, permettant ainsi à la gravité d'extraire le fluide de travail du trou de purge 40, 42. Dans des variantes de configurations de montage de moteur, les trous de purge 40, 42 peuvent être orientés dans une autre direction, permettant ainsi à la gravité d'évacuer le fluide de travail hors du logement de moteur 20 et du capuchon 30.

En se référant maintenant à la figure 2, et en continuant à se référer à la figure 1, une vue en coupe du moteur 10 de la figure 1 est illustrée. Une cavité de stator 140 contenant un stator 120 se trouve à l'intérieur du logement de moteur 20. Une cavité de rotor 130 contenant un rotor 110 se trouve radialement vers l'intérieur depuis la cavité de stator 140. Un manchon de stator 170 sépare la cavité de stator 140 de la cavité de rotor 130. Un élément d'étanchéité primaire 150 et un élément d'étanchéité secondaire 160 se trouvent sur chaque extrémité axiale du manchon de stator 170. L'élément d'étanchéité primaire 150 est dans la cavité de rotor 140 et empêche un fluide de travail dans la cavité de rotor 130 de fuir hors de la cavité de rotor 130. L'élément d'étanchéité secondaire 160 se trouve dans la cavité de stator 140. Dans le cas où l'élément d'étanchéité primaire 150 est corrodé et commence à fuir, le second élément d'étanchéité 160 empêche le fluide de travail à l'intérieur de la cavité de rotor 130 d'entrer dans la cavité de stator 140, protégeant ainsi les composants à l'intérieur de la cavité de stator 140. Entre chacun des éléments d'étanchéité primaires 150 et leurs éléments d'étanchéité secondaires correspondants 160, se trouve un écartement 180 défini par le manchon de stator 170 et le capuchon 130 ou la plaque de montage 50. Chacun des écartements 180 est raccordé de façon similaire à un trou de purge correspondant 40, 42. De cette façon, un fluide de travail qui fuit à travers l'élément d'étanchéité primaire 150 depuis la cavité de rotor 130 est bloqué par l'élément d'étanchéité secondaire 160 et s'accumule dans l'écartement 180. Après s'être accumulé, le fluide de travail est aspiré hors du trou de purge 40, 42 et sort du moteur 10. En raison de l'orientation des trous de purge 40, 42 et de l'orientation de montage du moteur 10, la gravité fournit la force requise pour aspirer le fluide de travail hors des trous de purge 40, 42. L'agencement de trou de purge 40, 42 facilite en outre la réparation et la maintenance du moteur 10 en fournissant une indication visuelle d'une défaillance d'un élément d'étanchéité primaire interne 150 sans qu'il soit nécessaire de démonter le moteur 10. Comme les trous de purge 40, 42 du moteur 10 sont visibles pendant une inspection, un inspecteur remarquera la fuite de fluide de travail hors des trous de purge 40, 42 lorsque l'élément d'étanchéité primaire 150 commence à être détérioré. L'inspecteur peut alors noter que le fluide de travail fuit et l'on peut prévoir le remplacement du moteur 10 avant que le moteur 10 n'ait été rendu inexploitable. En variante, on peut programmer une réparation du moteur 10, permettant ainsi d'allonger la durée de vie du moteur 10. Pour réparmY. --un élément d'étanchéité primaire fuyant 150, le capuchon 30 ou la plaque de montage 50 correspondant au trou de purge 40, 42 suintant du fluide de travail est retiré du moteur 10.

Comme l'élément d'étanchéité primaire 150 est situé entre le manchon de stator 170 et le capuchon 30 ou entre le manchon de stator 170 et la plaque de montage 50, le retrait du capuchon 30 ou de la plaque de montage 50 fournit un accès à l'élément d'étanchéité 150 sans qu'une reconstruction complète du moteur 10 soit nécessaire. Dans certains exemples de moteur 10, tels que l'exemple de moteur 10 illustré, le manchon de stator 170 est collé ou fixé en place par époxyde. Dans des variantes d'exemple, le manchon de stator n'est pas collé et l'on peut accéder à l'élément d'étanchéité secondaire 160 par le retrait supplémentaire du manchon de stator 170. Les moteurs construits selon la variante d'exemple peuvent comprendre le remplacement de l'élément d'étanchéité secondaire 160 comme faisant partie de la maintenance. Chacun des éléments d'étanchéité primaires 150 et des éléments d'étanchéité secondaires 160 dans l'exemple de moteur illustré 10 est un élément d'étanchéité de type joint torique. En variante, tout type d'élément d'étanchéité non rotatif et raide peut être utilisé pour obtenir un effet similaire. Dans d'autres variantes de modes de réalisation, des trous de purge 40, 42 supplémentaires peuvent être utilisés à la place des trous de purge 40, 42 singuliers sur chaque extrémité axiale du moteur 10, tel qu'illustré dans l'exemple de mode de réalisation. Des trous de purge supplémentaires peuvent permettre l'évacuation du fluide de travail depuis l'écartement 180 plus rapidement dans le cas d'une fuite de l'élément d'étanchéité primaire 150, allongeant ainsi le temps d'exploitation du moteur 10 après que l'élément d'étanchéité primaire 150 a commencé à fuir et augmentant une fenêtre temporelle de réparation/remplacement avant que le moteur 10 ne tombe en panne. Bien qu'un mode de réalisation de cette invention ait été- divulgué, l'homme du métier réalisera que certaines modifications se trouvent dans la portée de cette invention. Pour cette raison, les revendications suivantes doivent être étudiées pour déterminer la portée et le contenu réels de cette invention.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Moteur électrique (10) comprenant : un rotor (110) dans une cavité de rotor (130) ; un stator (120) dans une cavité de stator (140), dans lequel ledit stator est agencé circonférentiellement autour dudit rotor ; un manchon de stator (170) isolant ladite cavité de stator de ladite cavité de rotor ; un premier élément d'étanchéité primaire (150) à l'intérieur de ladite cavité de rotor, dans lequel ledit premier élément d'étanchéité primaire est opérationnel pour empêcher un fluide de travail à l'intérieur de ladite cavité de rotor de sortir de ladite cavité de rotor ; et un premier élément d'étanchéité secondaire (160) à l'intérieur de ladite cavité de stator, dans lequel ledit élément d'étanchéité secondaire est opérationnel pour empêcher un fluide de travail à l'intérieur de ladite cavité de rotor d'entrer dans ladite cavité de stator.
2. 2. Moteur électrique selon la revendication 1, dans lequel lesdits premiers éléments d'étanchéité primaire (150) et secondaire (160) sont séparés par 25 ledit manchon de stator (170).
3. 3. Moteur électrique selon la revendication 1 ou 2, comprenant en outre une cavité de purge fluidiquement raccordée auxdits premiers éléments d'étanchéité 30 primaire et secondaire (150, 160), dans lequel laditecavité de purge est opérationnelle pour collecter un fluide de travail qui est passé à travers ledit premier élément d'étanchéité primaire.
4. 4. Moteur électrique selon la revendication 3, comprenant en outre au moins un trou de purge (40, 42) raccordé à ladite cavité de purge, dans lequel ledit trou de purge est opérationnel pour évacuer ledit fluide de travail en provenance de ladite cavité de purge.
5. 5. Moteur électrique selon la revendication 3, dans lequel ladite cavité de purge est un écartement (180) défini par l'un d'un manchon de stator (170) et d'un capuchon (30) ou d'un manchon de stator (170) et d'une plaque de montage (50).
6. 6. Moteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant en outre un second élément d'étanchéité primaire (150) à l'intérieur de ladite cavité de rotor, dans lequel ledit second élément d'étanchéité primaire est opérationnel pour empêcher du fluide à l'intérieur de ladite cavité de rotor de sortir de ladite cavité de rotor ; et un second élément d'étanchéité secondaire (160) à l'intérieur de ladite cavité de stator, dans lequel ledit second élément d'étanchéité secondaire est opérationnel pour empêcher lesdits fluides de travail, d'entrer dans ladite cavité de stator.
7. 7. Moteur électrique selon la revendication 6, dans lequel lesdits seconds éléments d'étanchéité primaire etsecondaire sont axialement opposés auxdits premiers éléments d'étanchéité primaire et secondaire.
8. 8. Moteur électrique selon la revendication 6, 5 comprenant en outre une seconde cavité de purge fluidiquement raccordée auxdits seconds éléments d'étanchéité primaire et secondaire, dans lequel ladite seconde cavité de purge est opérationnelle pour collecter ledit fluide de travail qui est passé 10 travers ledit second élément d'étanchéité primaire.
9. 9. Moteur électrique selon la revendication 8, comprenant en outre un trou de purge (40, 42) raccordé à ladite cavité de purge dans lequel ledit trou de purge 15 est opérationnel pour évacuer du fluide en provenance de ladite cavité.
10. 10. Moteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel ledit premier élément 20 d'étanchéité primaire et ledit premier élément d'étanchéité secondaire sont des éléments d'étanchéité non rotatifs et raides.
11. 11. Moteur électrique selon la revendication 10, 25 dans lequel au moins l'un desdits premier élément d'étanchéité primaire et premier élément d'étanchéité secondaire est un élément d'étanchéité de type joint torique. 30
12. 12. Procédé de réparation d'un moteur électrique (10) comprenant les étapes consistant à :identifier la présence d'un élément d'étanchéité fuyant (150, 160) à l'intérieur dudit moteur en identifiant un fluide de travail fuyant depuis au moins un trou de purge (40, 42) ; retirer au moins l'un d'un capuchon (30) et d'une plaque de montage (50) dudit moteur ; remplacer ledit élément d'étanchéité fuyant ; et fixer à nouveau ledit au moins un dudit capuchon et de ladite plaque de montage.
13. 13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel ladite étape de remplacement dudit élément d'étanchéité fuyant comprend le retrait d'un élément d'étanchéité primaire non rotatif et raide (150) et le remplacement dudit élément d'étanchéité primaire non rotatif et raide par un nouvel élément d'étanchéité primaire non rotatif et raide (150).
14. 14. Procédé selon la revendication 12 ou 13, dans 20 lequel ladite étape de retrait dudit au moins l'un d'un capuchon d'extrémité et d'une plaque de montage dudit moteur comprend en outre le retrait d'un manchon de stator (170) dudit moteur, permettant ainsi le remplacement d'un élément d'étanchéité secondaire (160). 25