FR3110932A1

FR3110932A1 - Turbomachine equipee de machines electriques

Info

Publication number: FR3110932A1
Application number: FR2005589A
Authority: FR
Inventors: Emile André PELTIER Jordane; Pierre Marcel Morelli Boris
Original assignee: Safran Transmission Systems SAS
Current assignee: Safran Transmission Systems SAS
Priority date: 2020-05-27
Filing date: 2020-05-27
Publication date: 2021-12-03
Anticipated expiration: 2040-05-27
Also published as: FR3110932B1

Abstract

TITRE : TURBOMACHINE EQUIPEE DE MACHINES ELECTRIQUES L’invention concerne une turbomachine (1) comprenant une soufflante (2), un premier carter (16) d’axe longitudinal dans lequel est entrainé en rotation un arbre moteur (14, 15) suivant l’axe longitudinal X, un deuxième carter entourant et coaxial avec le premier carter (16), et un arbre d’entraînement (25) relié d’une part, à l’arbre moteur (14, 15) et d’autre part, à au moins deux équipements via un dispositif de renvoi d’angle de transmission de puissance (40). Selon l’invention, chaque équipement comprend une machine électrique (30, 30’) qui est destinée à prélever et injecter une puissance sur l’arbre moteur (14, 15) et en ce que le dispositif de renvoi d’angle de transmission de puissance (40) est logé dans un boîtier (41) depuis lequel s’étendent au moins deux arbres de transmission de puissance (36) couplés chacun à une machine électrique (30, 30’). Figure pour l’abrégé : Figure 1

Description

TURBOMACHINE EQUIPEE DE MACHINES ELECTRIQUES

Domaine de l’invention

La présente invention est relative au domaine des turbomachines pour aéronefs, et notamment des turbomachines équipées de machines électriques.

Etat de la technique

Une turbomachine d’aéronef telle qu’une turbomachine double flux comprend de manière générale une soufflante carénée disposée en entrée de la turbomachine et qui est entrainée en rotation par un arbre basse pression. Un réducteur peut être interposé entre la soufflante et l’arbre basse pression pour que la soufflante tourne à une vitesse inférieure à celle de l’arbre de basse pression. La réduction de la vitesse permet également d’augmenter la taille de la soufflante permettant alors d’atteindre des taux de dilution élevés.

Outre la propulsion de l’aéronef, la turbomachine assure la production de courant électrique à l’aide typiquement d’un alternateur à aimant permanent (généralement appelé PMA signifiant « Permanent Magnet Alternator ») d’un boîtier d’accessoires connu sous l’acronyme anglais AGB (pour Accessory Gear Box) pour alimenter différents équipements ou accessoires nécessaires au fonctionnement de la turbomachine ou de l’aéronef comme par exemple l’éclairage de la cabine de l’aéronef, l’opérabilité d’un système de conditionnement et de pressurisation d’air de la cabine de l’aéronef ou encore l’alimentation d’une pompe de lubrification d’organes tournants de la turbomachine.

Il est connu d’équiper le boîtier d’accessoires d’une machine électrique qui est un dispositif électromécanique basé sur l’électromagnétisme permettant la conversion d’énergie électrique par exemple en énergie mécanique (mode générateur) ou de manière réversible, permettant la production de l’électricité à partir d’une énergie mécanique (mode moteur). La machine électrique peut se comporter également en mode générateur comme en mode moteur.

Face au défi environnemental dans le domaine aéronautique et aux besoins de puissances électriques croissants concomitamment avec le nombre d’équipements et de nouvelles fonctions de l’aéronef, il est nécessaire de trouver et de compléter ces sources d’énergie; la question de l’hybridation de la turbomachine se pose donc.

L’agencement de la machine électrique au sein de l’AGB ne permet pas d’apporter un gain significatif de puissance électrique pour l’accroissement de la puissance électrique de l’ensemble des fonctions de l’aéronef et le rendement de la conversion de la puissance mécanique en puissance électrique n’est pas à son maximum. De plus, l’intégration de la machine électrique dans diverses zones de la turbomachine s’avère complexe et est contrainte par l’encombrement, la tenue en température de certains composants de la machine électrique, l’accessibilité, la performance de la turbomachine elle-même, etc.

La présente invention a notamment pour objectif de fournir une solution permettant l’intégration d’un ou de plusieurs équipements dans la turbomachine tout en évitant de pénaliser la masse de la turbomachine.

Nous parvenons à cet objectif, conformément à l’invention, grâce à une turbomachine comprenant une soufflante, un premier carter d’axe longitudinal dans lequel est entrainé en rotation un arbre moteur suivant l’axe longitudinal X, un deuxième carter entourant et coaxial avec le premier carter, et un arbre d’entraînement relié d’une part, à l’arbre moteur et d’autre part, à au moins deux équipements via un dispositif de renvoi d’angle de transmission de puissance, chaque équipement comprenant une machine électrique qui est destinée à prélever ou injecter une puissance sur l’arbre moteur et en ce que le dispositif de renvoi d’angle de transmission de puissance est logé dans un boîtier depuis lequel s’étendent au moins deux arbres de transmission de puissance couplés chacun à une machine électrique.

Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En particulier, la configuration d’un unique boîtier logeant le dispositif de transmission mécanique et d’un unique arbre d’entrainement, facilite l’intégration de plusieurs équipements tels que des machines électriques pour augmenter les puissances mécanique et électrique dans la turbomachine et permet un gain au niveau de l’encombrement axial.

La turbomachine comprend également l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :

le boîtier du dispositif de renvoi d’angle de transmission de puissance est formé d’un seul tenant avec un carter, qui est de préférence le deuxième carter.
l’arbre d’entraînement s’étend dans un élément structural qui s’étend sensiblement radialement au moins en partie entre le premier carter et le deuxième carter.
l’élément structural est un bras de carter ou une aube de stator qui s’étend au moins en partie entre le premier carter et le deuxième carter.
le premier de renvoi d’angle de transmission de puissance comprend un premier pignon d’entrée monté sur une première extrémité de l’arbre d’entraînement et deux roues de sortie montées chacune respectivement sur un arbre de transmission de puissance qui est couplé à une machine électrique.
l’arbre moteur porte une roue d’entrée coaxiale à l’axe longitudinal X et coopérant avec un premier pignon de sortie monté à une deuxième extrémité de l’arbre d’entrainement.
les machines électriques sont agencées de manière à former un V entre elles.
l’arbre d’entraînement s’étend suivant un axe sensiblement radial.
la turbomachine comprend un troisième carter qui est coaxial et s’étend autour du deuxième carter, le deuxième carter et le troisième carter délimitant au moins en partie une veine d’écoulement d’un flux d’air secondaire généré par la soufflante, et en ce que les machines électriques sont logées autour d’une surface externe du deuxième carter, dans la veine d’écoulement.
la machine électrique peut être agencée radialement à l’extérieur du troisième carter.
les machines électriques sont logées dans la nacelle.
la soufflante est entraînée par l’arbre moteur par l’intermédiaire d’un réducteur de vitesse.
l’arbre d’entraînement s’étend sensiblement radialement au moins en partie dans le boîtier.
le dispositif de renvoi d’angle de transmission de puissance et les machines électriques sont logées dans le premier carter ou dans un troisième carter qui délimite avec le deuxième carter au moins en partie une veine d’écoulement d’un flux d’air secondaire généré par la soufflante.
le boîtier du dispositif de renvoi d’angle de transmission de puissance est formé d’un seul tenant avec le troisième carter.
le boîtier du dispositif de renvoi d’angle de transmission de puissance est formé d’un seul tenant avec le premier carter ou avec le deuxième carter.
le premier carter et le deuxième carter délimitent au moins en partie une veine d’écoulement d’un flux d’air primaire généré par la soufflante.
les pignons et les roues sont coniques.
un unique arbre d’entraînement est relié à l’arbre moteur et aux deux équipements.

Brève description des figures

L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative détaillée qui va suivre, de modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux figures suivantes annexées :

La figure 1 est une vue schématique et en coupe axiale d’une turbomachine double flux selon l’invention ;

La figure 2 est une vue schématique d’un mode de réalisation d’une transmission de puissance entre un arbre moteur de la turbomachine et au moins un équipement de la turbomachine avec un arbre d’entraînement sensiblement radial selon l’invention ;

La figure 3 est une vue schématique d’un autre mode de réalisation d’une transmission de puissance entre un arbre moteur et au moins un équipement de turbomachine selon l’invention ;

La figure 4 est une vue en perspective du mode de réalisation de la figure 2 ;

La figure 5 est une vue en perspective du mode de réalisation de la figure 3 ; et

La figure 6 est une vue schématique, en coupe axiale, partielle et de détails d’un mode de réalisation d’une transmission de puissance entre un arbre moteur de la turbomachine et un équipement de la turbomachine selon l’invention.

Description détaillée de l’invention

La figure 1 montre une vue en coupe axiale d’une turbomachine 1 d’axe longitudinal X à laquelle s’applique l’invention. La turbomachine représentée est une turbomachine double flux et double corps destinée à être montée sur un aéronef. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ce type de turbomachine.

Dans la présente demande, les termes « amont », « aval », « axial » et « axialement » sont définis par rapport au sens de circulation des gaz dans la turbomachine et également suivant l’axe longitudinal (et même de gauche à droite sur la figure 1). Les termes « radial », « radialement », « interne » et « externe » sont également définis par rapport à un axe radial Z qui est perpendiculaire à l’axe X de la turbomachine.

Cette turbomachine 1 à double flux et double corps comprend une soufflante 2 qui est montée en amont d’un générateur de gaz ou moteur de turbine à gaz 3. La soufflante 2 comprend une pluralité d’aubes de soufflante 4 qui s’étendent radialement depuis la périphérie d’un disque 5 traversé par un arbre de soufflante 6.

La turbomachine comprend un arbre moteur qui s’étend suivant l’axe longitudinal X dans un premier carter. Un deuxième carter est monté autour et coaxial avec le premier carter. Un troisième carter est monté autour et coaxial avec le deuxième carter. Le troisième carter est également coaxial avec le premier carter.

Le générateur de gaz 3 comprend d’amont en aval et suivant une représentation schématique, un compresseur basse pression (BP) 9, un compresseur haute pression (HP) 10, une chambre de combustion 11, une turbine haute pression 12 et une turbine basse pression 13. Le compresseur HP 10 est relié à la turbine HP via un arbre HP 14 centré sur l’axe longitudinal pour former un premier corps dit haute pression. Le compresseur BP est relié à la turbine BP via un arbre BP 15 centré sur l’axe longitudinal pour former un deuxième corps dit basse pression. L’arbre BP 15 s’étend à l’intérieur de l’arbre HP 14.

L’arbre HP 14, qui est un premier arbre moteur, est entraîné en rotation suivant l’axe longitudinal dans le premier carter (dénommé carter interne 16).

La soufflante 2 est entourée du troisième carter (dénommé carter de soufflante 7) qui est coaxial avec le carter interne 16. Le carter de soufflante 7 est porté par une nacelle 8 qui s’étend autour du générateur de gaz 3 et suivant l’axe longitudinal X. L’arbre de soufflante 6 est relié à un deuxième arbre moteur qui l’entraîne en rotation autour de l’axe longitudinal X.

Un flux d’air F qui entre dans la turbomachine via la soufflante 2 est divisé par un bec de séparation 17 de la turbomachine en un flux d’air primaire F1 qui traverse le générateur de gaz 3 et en particulier dans une veine primaire 18, et en un flux d’air secondaire F2 qui circule autour du générateur de gaz 3 dans une veine secondaire 19. La veine primaire 18 et la veine secondaire 19 sont coaxiales. Le flux d’air secondaire F2 est éjecté par une tuyère secondaire 20 terminant la nacelle 8 alors que le flux d’air primaire F1 est éjecté à l’extérieur de la turbomachine via une tuyère d’éjection 21 située en aval du générateur de gaz. Les flux d’air primaire et secondaire se rejoignent en sortie de leurs tuyères respectives.

La veine primaire 18 est délimitée au moins en partie, radialement, par le premier carter (carter interne 16) et le deuxième carter. La veine secondaire 19 est quant à elle délimitée au moins en partie, radialement, par le deuxième carter et le troisième carter (carter de soufflante 7 avec la nacelle 8). Un carter d’entrée 22 porte le bec de séparation 15 en amont et est prolongé en aval par un carter inter-veine 23 qui porte la tuyère d’éjection 21. Le carter inter-veine 23 est ici le deuxième carter.

Des aubes de stator, directrices de sortie (connues sous l’acronyme OGV) (non représentées) qui relient structurellement le carter d’entrée 22 au carter de soufflante 7, s’entendent sensiblement radialement dans le flux d’air secondaire et autour de l’axe longitudinal X.

Dans le présent exemple, le deuxième arbre moteur est l’arbre BP 15. Un mécanisme de transmission de puissance peut être intercalé entre l’arbre de soufflante 6 et l’arbre BP 15. Le mécanisme de transmission de puissance permet de réduire la vitesse de la soufflante 2 à une vitesse inférieure à celle de l’arbre BP 15. D’autre part, le mécanisme de transmission de puissance permet l’agencement d’une soufflante avec un diamètre important de manière à augmenter le taux de dilution. Le taux de dilution de la soufflante est avantageusement supérieur à 10. Préférentiellement, le taux de dilution est compris entre 15 et 20.

En référence à la figure 1, le mécanisme de transmission de puissance comprend un réducteur 24 qui est ici un réducteur de vitesse à train planétaire. Bien entendu un réducteur de vitesse à train épicycloïdal est envisageable. Le réducteur est logé dans une enceinte de lubrification agencée en amont du générateur de gaz 3 et le carter interne 16 annulaire. Le train d’engrenage du réducteur de vitesse 24 comprend typiquement un solaire (ou planétaire interne) (non représenté), une pluralité de satellites (non représentés), un porte-satellites (non représenté), et une couronne (planétaire externe) (non représentée). Le solaire est centré sur l’axe longitudinal X et est couplé en rotation avec l’arbre BP suivant l’axe longitudinal X. Les satellites sont portés par le porte-satellites et sont chacun guidés en rotation autour d’un axe de satellite, ici, parallèle à l’axe longitudinal X. Chaque satellite engrène avec des dentures externes du solaire et des dentures internes de la couronne. Dans le cas d’un train planétaire, le porte-satellites est bloqué en rotation et est solidaire d’un carter de stator de la turbomachine, et la couronne, centrée sur l’axe longitudinal X, entoure le solaire et est couplée en rotation avec l’arbre de soufflante. A l’inverse, dans le cas du train épicycloïdal, le porte-satellites est couplé en rotation avec l’arbre de soufflante et la couronne qui est fixe en rotation, est solidaire d’un carter de stator de la turbomachine.

En référence aux figures 1, 2, 4 et 6, la turbomachine comprend un arbre d’entrainement 25 qui est relié d’une part, à l’arbre haute pression 14 et d’autre part, à au moins un équipement ou un accessoire de la turbomachine. L’équipement est destiné à prélever ou injecter une puissance (mécanique ou électrique) sur l’arbre moteur (l’arbre haute pression 14). L’équipement comprend au moins un organe qui est entrainé en rotation par l’arbre haute pression 14 via l’arbre d’entrainement 25. L’arbre d’entraînement 25 s’étend sensiblement radialement (avec un angle incliné entre 5° et 25° par rapport à l’axe radial par exemple) ou radialement. Celui-ci traverse également un élément structural qui s’étend sensiblement radialement au moins en partie entre le carter interne 16 et le carter de soufflante 7 et/ou la nacelle 8.

Dans le présent exemple, l’élément structural est un bras de carter 26 qui relie structurellement le carter interne 16 au carter de soufflante 7. De manière alternative, l’élément structural est une aube de stator (OGV). Dans cette éventualité, l’aube de stator serait montée à la place du bras 26 ou à proximité axialement de celui-ci.

En référence aux figures 1 et 2, l’équipement comprend une machine électrique 30. Dans le présent exemple de réalisation, il y a au moins deux machines électriques 30, 30’ couplées à l’arbre haute pression 14 par l’arbre d’entraînement 25.

Chaque machine électrique 30, 30’ comprend un rotor et un stator de manière à bénéficier d’une puissance électrique supplémentaire dans la turbomachine, pour alimenter divers organes de la turbomachine et/ou de l’aéronef. La machine électrique 30, 30’ fonctionne avantageusement, mais non limitativement, en tant que générateur, c’est-à-dire que celle-ci permet la conversion d’énergie mécanique en énergie électrique. En particulier, celle-ci prélève de la puissance mécanique pour la transformer en énergie électrique. Chaque machine électrique 30, 30’ peut bien entendu fonctionner en mode moteur de manière à convertir de l’énergie électrique en énergie mécanique. L’énergie mécanique générée est injectée dans la turbomachine. Dans le présent exemple, la machine électrique est réversible, c’est-à-dire que celle-ci fonctionne en mode générateur et moteur.

Comme nous pouvons le voir précisément sur les figures 1 à 6, une roue d’entrée 35 est portée par l’arbre haute pression 14. Cette roue d’entrée 35 est centrée sur l’axe longitudinal X et porte sur sa surface radialement externe une série de dents. La roue d’entrée 35 est avantageusement conique. Le réducteur de vitesse 24 est agencé en amont de cette roue d’entrée 25.

Chaque machine électrique 30, 30’ est couplée à un arbre de transmission de puissance 36 qui présente un axe de rotation A. Chaque arbre de transmission de puissance 36 comprend à une extrémité une roue de sortie 37. La roue de sortie 37 est centrée sur l’axe de rotation A et est dentée. Chaque roue de sortie 37 est également conique. Avantageusement, chaque rotor d’une machine électrique 30, 30’ est couplé en rotation avec un arbre de transmission de puissance 36.

L’arbre d’entrainement 25, sensiblement radial, comprend une première extrémité qui porte un premier pignon d’entrée 38 et une deuxième extrémité qui porte un premier pignon de sortie 39. Ces pignons 38, 39 sont pourvus de dents et sont coniques.

Chaque roue de sortie 37 de l’arbre de transmission de puissance 36 engrène avec le premier pignon d’entrée 38 de l’arbre d’entraînement 25 en formant un renvoi d’angle. Le renvoi d’angle permet de transmettre un mouvement de rotation entre deux arbres qui ne sont pas parallèles. La roue de sortie 37 de chaque arbre de transmission de puissance et le premier pignon d’entrée 38 de l’arbre d’entrainement 25 forment un premier dispositif de renvoi d’angle de transmission de puissance 40. Ce dernier est disposé entre l’arbre d’entraînement 25 et la ou les machine(s) électrique(s) 30, 30’.

Le premier dispositif de renvoi d’angle de transmission de puissance 40 est logé dans un boîtier ou carter de transmission 41 qui enveloppe et supporte les engrenages (formés des pignons et roues). En d’autres termes, le boîtier 41 est creux. Un seul (unique) boîtier est prévu ici pour l’accouplement des machines électriques.

Un seul (ou unique) arbre d’entraînement 25 est relié aux deux machines électriques 30, 30’ via un seul premier dispositif de renvoi d’angle de transmission de puissance 40. Les deux arbres de transmission de puissance 36 qui sont couplés chacun à une machine électrique 30, 30’ s’étendent depuis le boîtier 41. Chaque arbre de transmission de puissance 36 s’étend au moins en partie à l’intérieur du boîtier 41.

En référence à la figure 1, le boîtier 41 est monobloc avec le carter de soufflante 7 (troisième carter). De manière avantageuse, le boîtier 41 est formé d’un seul tenant (soit venu de matière) avec le carter de soufflante. De manière alternative, le boîtier 41 est fixé sur le carter de soufflante au moyen d’une soudure, d’éléments filetés (brides vissées, etc.), de bielles ou tout autre moyen de fixation. Suivant une autre alternative, le boîtier 41 est monobloc avec la nacelle 8.

Le boîtier 41 est réalisé dans un matériau métallique ou un alliage métallique. De manière avantageuse, mais non limitativement, le matériau ou l’alliage métallique comprend de l’acier, de l’aluminium, du magnésium, du titane ou encore un alliage métallique.

Le boîtier 41 peut être réalisé par un procédé de fabrication additive, par fonderie ou encore par usinage.

Le boîtier 41 comprend une première et une deuxième faces 42a, 42b qui sont chacune pourvue d’un orifice traversant 43 (cf. figure 6). Chaque première et deuxième face 42a, 42b est définie dans un plan sensiblement radial. L’axe de chaque orifice est perpendiculaire au plan dans lequel est définie une première face 42a ou une deuxième face 42b. L’arbre de transmission de puissance 36, couplé à une machine électrique 30, 30’, s’étend depuis une des première et deuxième faces 42, en traversant un orifice traversant.

Dans le présent mode de réalisation, l’axe de chaque arbre de transmission de puissance 36 est transversal à l’axe longitudinal X. En particulier, comme nous pouvons le voir sur la figure 4, les axes des arbres de transmission de puissance 36 forment un V. De même, les axes de rotation A s’étendent dans un même plan. Les machines électriques s’étendent également de part et d’autre du boîtier. La configuration de ces machines électriques permet d’avoir un gain au niveau de l’encombrement axial.

Suivant un exemple de réalisation, tel que représenté sur la figure 1, chaque machine électrique 30, 30’ est agencée radialement à l’extérieur du carter de soufflante 7. Avantageusement, chaque machine électrique est installée dans la nacelle 8. Cette dernière offre plus de latitude pour l’intégration de la ou les machines électriques car celle-ci est moins encombrée par des équipements que dans d’autres parties de la turbomachine.

Dans un autre mode de réalisation tel que celui des figures 2 et 6, les machines électriques 30 sont agencées dans la veine d’écoulement 19 du flux d’air secondaire. Les machines électriques sont logées autour d’une surface radialement externe 47 du carter inter-veine. De manière avantageuse, mais non limitativement, chaque machine électrique 30, 30’ est disposée de manière sensiblement affleurante avec la surface radialement externe 47 du deuxième carter. L’installation de la machine électrique à cet endroit permet un gain d’encombrement. De plus, le flux secondaire de la veine secondaire, dans laquelle s’étendent les machines électriques, permet de les refroidir.

Par le terme sensiblement affleurant, nous entendons que les enveloppes des machines électriques peuvent être montées directement sur la surface des carters ou être à distance de celle-ci de sorte à permettre une circulation d’air.

Par ailleurs, la roue d’entrée 35 engrène avec le premier pignon de sortie 39 de l’arbre d’entraînement 25 en formant un renvoi d’angle. En particulier, la roue d’entrée 35 et le premier pignon de sortie 39 forment un autre dispositif de renvoi d’angle de transmission de puissance 45 qui est disposé entre l’arbre haute pression14 et l’arbre d’entrainement 25. La coopération entre la roue d’entrée 35 et le premier pignon de sortie 39 assure, lors d’une rotation de l’arbre haute pression 14 suivant l’axe longitudinal, la rotation également de l’arbre d’entraînement 25 suivant son axe sensiblement radial. De la sorte, la rotation de l’arbre d’entraînement 25 engendre la rotation des arbres de transmission de puissance 36 de chaque machine électrique 30, 30’ suivant son axe de rotation A.

Ainsi, dans le cas d’un fonctionnement moteur des machines électriques, les arbres de transmission de puissance 36 lui fournissent la puissance mécanique lors de sa rotation et qui sera convertie en puissance électrique. Cette puissance électrique supplémentaire sera disponible une fois que la turbomachine a démarré, et en particulier, pendant le vol et en phase d’atterrissage. L’énergie électrique peut être stockée avantageusement dans un élément de stockage d’énergie embarqué dans l’avion, tel qu’une batterie ou au moins une pile à combustible, dans le but de fournir de l’énergie aux machines électriques 30, 30’. Chaque machine électrique et l’élément de stockage sont reliés électriquement.

La turbomachine est également équipée d’un moteur électrique qui est destiné à être alimenté en courant électrique par chaque machine électrique (en mode moteur). A cet effet, le moteur électrique et chaque machine électrique 30, 30’ sont reliés électriquement par un câblage électrique. Ce moteur électrique est agencé au niveau du carter de soufflante et en aval de la machine électrique. Dans le cas d’injection de puissance sur un des arbres moteurs, la puissance électrique produite par chaque machine électrique est envoyée à l’arbre moteur (arbre haute pression) par l’intermédiaire du moteur électrique ou alternativement par la batterie ou la pile. La puissance électrique entraîne en rotation l’arbre d’entraînement 25 qui entraîne à son tour l’arbre moteur, ici l’arbre haute pression 14. Cela permet d’améliorer les performances du moteur par exemple et de réduire la consommation de carburant pour alimenter la chambre de combustion 11.

Suivant un autre mode de réalisation illustré sur les figures 3 et 5, la turbomachine comprend deux machines électriques 30, 30’ qui sont également entraînées par l’arbre moteur (arbre haute pression 14) via un premier dispositif de renvoi d’angle de transmission mécanique. Les références numériques sont conservées pour les éléments identiques ou sensiblement identiques et/ou ayant la même fonction. Ce mode de réalisation diffère du premier mode en ce qu’il n’y a pas d’arbre d’entraînement qui s’étend dans un élément structural, sensiblement radialement, entre le carter interne et le carter de soufflante. L’arbre d’entraînement 25 s’étend à l’intérieur du boîtier 41 du premier dispositif de renvoi d’angle de transmission de puissance 40 qui est agencé dans le carter interne 16 ou dans le carter inter-veine 23. Suivant une variante de réalisation, l’arbre d’entraînement s’étend radialement dans le carter interne ou dans le carter inter-veine (et hors du boîtier du boîtier 41). Avantageusement, mais non limitativement, les machines électriques sont agencées à proximité ou dans la « zone core » de la turbomachine. La « zone core » est située dans le carter interne 16 ou dans le carter inter-veine 23 (soit entre la veine primaire 18 et la veine secondaire 19). De plus, la zone core est une zone feu (autour de la chambre de combustion).

Le boîtier 41 du dispositif de renvoi d’angle de transmission de puissance 41 est ici formé d’un seul tenant avec le carter interne 16 (premier carter). Le boîtier peut s’étendre en saillie depuis une surface radialement externe ou interne de la paroi du carter interne. De manière alternative, le boîtier 41 est fixé sur le carter interne au moyen d’une soudure, d’éléments filetés (brides vissées, etc.), de bielles ou tout autre moyen de fixation. Dans ce cas de figure, l’arbre d’entraînement s’étend sensiblement radialement à l’intérieur du carter interne 16. Cette configuration permet être placé au plus de la « zone core » de la turbomachine et en étant sensiblement parallèle à l’axe de la turbomachine.

Suivant un autre mode de réalisation représenté sur la figure 6, le boîtier 41 du dispositif de renvoi d’angle de transmission de puissance 41 est ici formé d’un seul tenant avec le carter inter-veine 23 (deuxième carter). Dans ce cas de figure, le boîtier peut être en saillie radialement vers l’extérieur depuis la surface radialement externe 47 du carter inter-veine 23. De manière alternative, le boîtier 41 est fixé sur le carter inter-veine 23 au moyen d’une soudure, d’éléments filetés (brides vissées, etc.), de bielles ou tout autre moyen de fixation. Le premier pignon de sortie 39 de l’arbre d’entraînement se trouve à l’extérieur du boîtier 41. Le premier pignon de sortie 39 engrène avec la roue d’entrée de l’arbre haute pression.

Avantageusement, le stator de chaque machine électrique est fixé sur un élément fixe et le rotor est lié à la chaîne cinématique. En particulier, le stator est fixé au boîtier 41. Celui-ci est par exemple monté sur la paroi interne du boîtier. De manière alternative le stator est monté sur la paroi interne d’une enveloppe 46 de la machine électrique 30, 30’ laquelle enveloppe est fixe et aussi fixée au boîtier 41. L’enveloppe 46 de la machine électrique 30 peut être, selon les modes de réalisation décrits ci-dessus, fixé sur le carter interne 16, le carter interne-veine ou le carter de soufflante. Quant au rotor de chaque machine électrique 30, 30’, celui-ci est couplé en rotation avec l’arbre de transmission de puissance 36.

Les deux machines électriques fonctionnent simultanément et créent une redondance de sorte à avoir plus de puissance mécanique ou électrique. Cela permet en particulier d’avoir un minimum de puissance disponible si une des machines électriques est défaillante. Suivant un exemple de réalisation, les machines électriques 30, 30’ peuvent fonctionner indépendamment l’une de l’autre.

La ou les machines 30, 30’ est/sont configurée(s) pour injecter de la puissance mécanique à l’arbre haute pression par le moteur électrique qui l’entraîne en rotation.

Claims

Turbomachine (1) comprenant une soufflante (2), un premier carter (16) d’axe longitudinal dans lequel est entrainé en rotation un arbre moteur (14, 15) suivant l’axe longitudinal X, un deuxième carter (23) entourant et coaxial avec le premier carter (16), et un arbre d’entraînement (25) relié d’une part, à l’arbre moteur (14, 15) et d’autre part, à au moins deux équipements via un dispositif de renvoi d’angle de transmission de puissance (40), caractérisée en ce que chaque équipement comprend une machine électrique (30, 30’) qui est destinée à prélever ou injecter une puissance sur l’arbre moteur (14, 15) et en ce que le dispositif de renvoi d’angle de transmission de puissance (40) est logé dans un boîtier (41) depuis lequel s’étendent au moins deux arbres de transmission de puissance (36) couplés chacun à une machine électrique (30, 30’).
Turbomachine (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le boîtier (41) du dispositif de renvoi d’angle de transmission de puissance (40) est formé d’un seul tenant avec un carter, qui est de préférence le deuxième carter (23).
Turbomachine (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’arbre d’entraînement (25) s’étend dans un élément structural qui s’étend sensiblement radialement au moins en partie entre le premier carter (16) et le deuxième carter (23).
Turbomachine (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l’élément structural est un bras de carter (26) ou une aube de stator qui s’étend au moins en partie entre le premier carter (16) et le deuxième carter (23).
Turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de renvoi d’angle de transmission de puissance (40) comprend un premier pignon d’entrée (38) monté sur une première extrémité de l’arbre d’entraînement (25) et deux roues de sortie (37) montées chacune respectivement sur un arbre de transmission de puissance (36) qui est couplé à une machine électrique (30, 30’).
Turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’arbre moteur (14, 15) porte une roue d’entrée (35) coaxiale à l’axe longitudinal X et coopérant avec un premier pignon de sortie (39) monté à une deuxième extrémité de l’arbre d’entrainement (25).
Turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les machines électriques (30, 30’) sont agencées de manière à former un V entre elles.
Turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’arbre d’entraînement (25) s’étend suivant un axe sensiblement radial.
Turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend un troisième carter (7,8) qui est coaxial et s’étend autour du deuxième carter (23), le deuxième carter et le troisième carter délimitant au moins en partie une veine d’écoulement (19) d’un flux d’air secondaire généré par la soufflante (2) et en ce que les machines électriques (30) sont logées autour d’une surface externe (47) du deuxième carter (23), dans la veine d’écoulement (19)
Turbomachine (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la soufflante (2) est entraînée par l’arbre moteur (14, 15) par l’intermédiaire d’un réducteur de vitesse (24).