FR3139252A1 - Ensemble d’un moteur électrique et d’un dispositif de commande du moteur électrique, procédé de contrôle d’un tel ensemble - Google Patents
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Abstract
Un ensemble (1) d’un moteur électrique (2) pour la propulsion d’un aéronef et d’un dispositif de commande (5), le moteur électrique (2) comportant un stator (21) et un rotor (22) et au moins un canal de refroidissement (CR) configuré pour être alimenté par un fluide caloporteur (F), le dispositif de commande (5) étant configuré pour émettre un ordre de commande (O1) afin de contrôler la rotation du rotor (22), le dispositif de commande (5) étant en outre configuré pour émettre un ordre de chauffage configuré pour générer un courant de chauffage dans le stator (21) afin de chauffer le fluide caloporteur (F), le courant de chauffage comportant une composante directe non-nulle et une composante quadratique sensiblement nulle de manière à limiter la rotation du rotor (22) lors du chauffage.
Figure de l’abrégé : Figure 1
Description
La présente invention concerne le domaine des moteurs électriques de propulsion utilisés dans le domaine aéronautique. L’invention concerne plus particulièrement le refroidissement d’un moteur électrique de propulsion.
Afin de réduire l’impact environnemental d’un aéronef, il a été proposé d’utiliser des moteurs électriques pour assurer la propulsion d’un aéronef. Le changement climatique est une préoccupation majeure pour de nombreux organes législatifs et de régulation à travers le monde. En effet, diverses restrictions sur les émissions de carbone ont été, sont ou seront adoptées par divers états. En particulier, une norme ambitieuse s’applique à la fois aux nouveaux types d’avions mais aussi ceux en circulation nécessitant de devoir mettre en œuvre des solutions technologiques afin de les rendre conformes aux réglementations en vigueur. L’aviation civile se mobilise depuis maintenant plusieurs années pour apporter une contribution à la lutte contre le changement climatique.
Les efforts de recherche technologique ont déjà permis d’améliorer de manière très significative les performances environnementales des avions. La Déposante prend en considération les facteurs impactant dans toutes les phases de conception et de développement pour obtenir des composants et des produits aéronautiques moins énergivores, plus respectueux de l’environnement et dont l’intégration et l’utilisation dans l’aviation civile ont des conséquences environnementales modérées dans un but d’amélioration de l'efficacité énergétique des avions.
Par voie de conséquence, la Déposante travaille en permanence à la réduction de son incidence climatique négative par l’emploi de méthodes et l’exploitation de procédés de développement et de fabrication vertueux et minimisant les émissions de gaz à effet de serre au minimum possible pour réduire l'empreinte environnementale de son activité.
Ces travaux de recherche et de développement soutenus portent notamment sur les nouvelles générations de moteurs d’aéronefs employant des technologies électriques.
De manière connue, un moteur électrique comporte un rotor monté rotatif par rapport à un stator. Le stator est alimenté par un module de puissance, en particulier, un convertisseur de puissance de type continu/alternatif. Un tel moteur électrique est susceptible de s’échauffer au cours de son fonctionnement et il est nécessaire d’évacuer les calories dudit moteur électrique afin de permettre un fonctionnement fiable tout en garantissant une durée de vie importante.
De manière connue, un moteur électrique comporte un canal de refroidissement dans lequel circule un fluide caloporteur, notamment de l’huile, afin de prélever des calories dans le moteur électrique et assurer son refroidissement. Pour permettre un refroidissement optimal, la température du fluide caloporteur doit demeurer dans une plage de température prédéterminée, par exemple, supérieure à 10°C. En effet, si la température du fluide caloporteur est trop faible, sa viscosité ne permet pas un refroidissement optimal.
Dans certaines régions froides du monde, la température extérieure peut atteindre -40°C et la température du fluide caloporteur n’est pas dans la plage de température prédéterminée. Pour éliminer cet inconvénient, il a été proposé dans l’art antérieur de monter un système de chauffage entre un réservoir de fluide caloporteur et le moteur électrique afin de chauffer le fluide caloporteur avant qu’il alimente le moteur électrique.
Un tel système de chauffage présente de nombreux inconvénients étant donné qu’il augmente l’encombrement au voisinage du moteur électrique et pénalise la masse de l’aéronef. En outre, la présence d’un système de chauffage augmente la longueur du circuit de refroidissement, ce qui impose de recourir à une pompe d’entrainement de fluide caloporteur dont la masse et l’encombrement sont élevés.
L’invention vise ainsi à éliminer au moins certains de ces inconvénients.
L’invention concerne un ensemble d’un moteur électrique pour la propulsion d’un aéronef, et d’un dispositif de commande du moteur électrique,
- le moteur électrique comportant un stator et un rotor monté mobile par rapport au stator, le moteur électrique comportant au moins un circuit de refroidissement configuré pour être alimenté par un fluide caloporteur configuré pour prélever des calories au moins au stator du moteur électrique,
- Le dispositif de commande étant configuré pour émettre un ordre de commande configuré pour générer un courant de commande dans le stator du moteur électrique afin de contrôler la rotation du rotor.
Le dispositif de commande est remarquable par le fait qu’il est configuré pour émettre un ordre de chauffage configuré pour générer un courant de chauffage dans le stator du moteur électrique afin de chauffer le fluide caloporteur, le courant de chauffage comportant une composante directe non-nulle et une composante quadratique sensiblement nulle de manière à limiter la rotation du rotor lors du chauffage.
Par sensiblement nulle, on entend une valeur inférieure à 5% de la composante quadratique nominale lors d’une commande pour contrôler la rotation du rotor. De manière préférée, le moteur électrique ayant un couple de frictions internes prédéterminé, la composante quadratique est inférieure au couple de frictions internes de manière à interdire toute rotation.
De manière avantageuse, grâce à l’invention, le moteur électrique est alimenté uniquement avec un courant direct afin de produire des pertes thermiques sans produire de couple fonction du courant quadratique. Ces pertes thermiques sont transmises au fluide caloporteur ce qui permet de l’amener à une température courante pour laquelle sa viscosité est optimale pour refroidir le moteur électrique. Grâce à l’invention, il n’est pas nécessaire de prévoir un dispositif de chauffage rapporté qui viendrait augmenter la masse et l’encombrement. Le moteur électrique est commandé de manière détournée pour remplir une fonction de réchauffeur sans fourniture de couple.
De préférence, le stator s’étend au moins partiellement dans le canal de refroidissement. Cela permet au fluide caloporteur de collecter directement les calories générées par le stator et ainsi d’augmenter sa température. Lors du fonctionnement nominal, le fluide caloporteur peut en outre refroidir de manière optimale le stator.
De préférence, le fluide caloporteur est de l’huile ou de l’eau glycolée. L’invention est particulièrement avantageuse avec ces fluides dont la viscosité est fonction de la température.
Selon un aspect de l’invention, au moins un dispositif de puissance est configuré pour alimenter au moins le stator avec le courant de commande à partir d’une source de puissance électrique en fonction de l’ordre de commande, le fluide caloporteur étant configuré pour prélever des calories dans le dispositif de puissance. De manière avantageuse, lors du réchauffage, des calories sont fournies, d’une part, par le moteur électrique et, d’autre part, par le dispositif de puissance.
De manière préférée, l’ensemble comprend au moins un capteur de température configuré pour mesurer une température courante du fluide caloporteur, le dispositif de commande étant configuré pour émettre un ordre de chauffage qui est fonction de la température courante. Ainsi, on paramètre l’ordre de chauffage et donc le courant de chauffage en fonction de la température courante de manière à obtenir la température désirée par régulation. On peut ainsi obtenir une température optimale de fluide caloporteur dans un temps donné.
L’invention concerne également un aéronef comprenant un ensemble tel que présenté précédemment
L’invention concerne aussi un procédé de contrôle d’un ensemble tel que présenté précédemment, le canal de refroidissement du moteur électrique étant alimenté par le fluide caloporteur, le fluide caloporteur ayant une température courante, le rotor étant à l’arrêt, le procédé comportant des étapes consistant à :
- Emettre un ordre de chauffage pour générer un courant de chauffage dans le stator du moteur électrique afin de chauffer le fluide caloporteur, le courant de chauffage comportant une composante directe non-nulle et une composante quadratique sensiblement nulle de manière à limiter la rotation du rotor lors du chauffage.
Un moteur électrique permet ainsi par exemple de réaliser un chauffage du fluide caloporteur préalablement à sa mise en service et à la rotation du rotor.
De manière préférée, le circuit de refroidissement comporte une pompe d’entrainement de fluide caloporteur qui est activée lors du chauffage afin de collecter les calories du stator avec un débit de fluide caloporteur.
De préférence, le procédé comporte des étapes consistant à :
- Mesurer la température courante du fluide caloporteur,
- Si la température courante du fluide caloporteur est inférieure à une température seuil prédéterminée, émettre un ordre de chauffage pour générer un courant de chauffage dans le stator du moteur électrique afin de chauffer le fluide caloporteur, le courant de chauffage comportant une composante directe non-nulle et une composante quadratique sensiblement nulle de manière à limiter la rotation du rotor lors du chauffage.
De manière préférée, le procédé comporte des étapes consistant à :
- Si la température courante du fluide caloporteur est supérieure ou égale à la température seuil prédéterminée, émettre un ordre de commande configuré pour générer un courant de commande dans le stator du moteur électrique afin de contrôler la rotation du rotor.
De manière avantageuse, si le fluide caloporteur possède une température courante adaptée au refroidissement, le moteur électrique peut être démarré directement.
De préférence, la température seuil est comprise entre 5° et 15°C, de préférence, de l’ordre de 10°C.
De manière préférée, l’ordre de chauffage est déterminé pour augmenter la température courante du fluide caloporteur d’au moins 1°C/seconde.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d’exemple, et se référant aux figures suivantes, données à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables.
La est une représentation schématique d’un ensemble d’un moteur électrique et d’un dispositif de commande du moteur électrique selon une forme de réalisation de l’invention.
La est une représentation schématique d’un moteur électrique lors de la réception d’un ordre de commande.
La est une représentation schématique d’un moteur électrique lors de la réception d’un ordre de chauffage.
La est une représentation schématique d’un ensemble d’un moteur électrique et d’un dispositif de commande du moteur électrique selon une autre forme de réalisation de l’invention.
La est une représentation schématique d’étapes de mise en œuvre d’un procédé de contrôle selon l’invention.
Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.
En référence à la , il est représenté un ensemble 1 selon l’invention comprenant un moteur électrique 2 permettant de participer à la propulsion d’un aéronef.
De manière connue, comme illustré à la , le moteur électrique 2 comporte un stator 21 et un rotor 22 monté mobile par rapport au stator 21. Dans cet exemple, le stator 21 comporte une pluralité de bobinages qui permettent de générer un champ magnétique tournant lorsque les bobinages sont alimentés. Les bobinages peuvent être concentriques ou distribués. De manière préférée, le moteur électrique 2 comporte plusieurs encoches dans lesquelles sont montés les bobinages.
Le rotor 22 est configuré pour interagir magnétiquement avec le stator 21 afin de l’entrainer en rotation. Dans cet exemple, le rotor 22 est logé intérieurement au stator 21 mais il va de soi que l’inverse est également possible. L’invention s’applique à tout type de moteur électrique 2, en particulier, une machine synchrone à aimants permanents ou une machine à rotor bobiné. Le rotor 22 est solidaire d’un ou plusieurs organes de propulsion, par exemple, d’une soufflante ou d’une hélice comme illustré à la .
Dans cet exemple, toujours en référence à la , le stator 21, en particulier ses bobinages, sont alimentés par une source d’énergie électrique 30 via un dispositif de puissance 3. De préférence, le moteur électrique 2 est du type triphasé. De manière préférée, le moteur électrique 2 est également configuré pour fonctionner comme générateur afin de produire de l’énergie électrique pour recharger la source d’énergie électrique 30. Dans cet exemple, la source d’énergie électrique 30 est une source continue, par exemple, une batterie électrique ou une pile à combustible.
Le dispositif de puissance 3, également appelé électronique de puissance, permet de commander les courants circulant dans le rotor 22 afin d’obtenir, notamment, la vitesse de rotation et/ou le couple désirés du rotor 22. Le dispositif de puissance 3 permet d’assurer une conversion continue/alternative pour alimenter le stator 21. Le dispositif de puissance 3 comporte de préférence un onduleur comprenant une pluralité d’interrupteurs commandables afin de commander les courants circulant dans le stator 21. Un tel dispositif de puissance 2 est connu de l’homme du métier et ne sera pas présenté plus en détails.
Toujours en référence à la , l’ensemble 1 comporte un dispositif de commande 5 configuré pour émettre un ordre de commande O1 au dispositif de puissance 3 afin de générer un courant de commande I1 dans le stator 21 du moteur électrique 2 pour contrôler la rotation du rotor 22. Dans cet exemple, le dispositif de commande 5 commande de manière indirecte le moteur électrique 2 via le dispositif de puissance 3 mais il va de soi, qu’en l’absence de dispositif de puissance 3, le dispositif de commande 5 pourrait commander directement le moteur électrique 2. Le dispositif de commande 5 se présente sous la forme d’un calculateur configuré pour émettre un ordre de commande O1 et ainsi déterminer le courant de commande I1 dans le stator 21.
De manière connue, un courant de commande I1 se décompose en trois courants élémentaires pour un moteur électrique 2 qui est triphasé. Selon la transformée de Park, le courant de commande I1 peut également se décomposer en une composante directe I1d et une composante quadratique I1q. De manière connue, la composante directe I1d représente les pertes thermiques tandis que la composante quadratique I1q représente le couple appliqué. La composante directe I1d est également utilisée dans un mode d’accélération de vitesse lorsque la tension est insuffisante.
Pour commander le couple du rotor 22 du moteur électrique 2, le courant de commande I1 comporte une composante quadratique I1q qui est non-nulle (composante quadratique I1q nominale). Ainsi, en fonction de la commande du pilote de l’aéronef, le dispositif de commande 5 modifie la valeur du courant de commande I1 pour obtenir le couple désiré du rotor 22 du moteur électrique 2. La composite directe I1d est ainsi réduite autant que possible pour favoriser le couple.
Le moteur électrique 2 et le dispositif de puissance 3 génèrent des calories lors de leur fonctionnement. Aussi, comme illustré à la , il est prévu un circuit de refroidissement CR (traits discontinus) pour prélever des calories au moteur électrique 2 et au dispositif de puissance 3 par circulation d’un fluide caloporteur F, par exemple, de l’huile ou de l’eau glycolée. Dans cet exemple, le circuit de refroidissement CR comprend un réservoir 6 dans lequel est stocké le fluide caloporteur F et une pompe 7 configurée pour faire circuler le fluide caloporteur F dans le circuit de refroidissement CR. Le circuit de refroidissement CR comporte au moins un échangeur thermique 8 configuré pour échanger les calories du fluide caloporteur F avec un fluide extérieur Fext, par exemple, un flux d’air ambiant. Lors du vol de l’aéronef, les échanges thermiques sont importants pour refroidir le fluide caloporteur F.
De manière préférée, le circuit de refroidissement CR comporte un capteur de température 9 pour mesurer la température de fluide caloporteur F. Le capteur de température 9 est de préférence positionné proche du réservoir 6 mais il va de soi qu’il pourrait être positionné à un autre point du circuit de refroidissement CR.
Ainsi, lors du fonctionnement du moteur électrique 2, le fluide caloporteur F circule dans le circuit de refroidissement CR en boucle fermée pour prélever des calories au dispositif de puissance 3 puis au moteur électrique 2 qui sont ensuite dissipées dans l’échangeur thermique 8.
En référence à la , le fluide caloporteur F circule d’amont vers l’aval dans le circuit de refroidissement CR. Dans cet exemple, le dispositif de puissance 3 est positionné en amont du moteur électrique 2 mais il va de soi qu’il pourrait être positionné en aval. De même, le moteur électrique 2 et le dispositif de puissance 3 pourraient être alimentés parallèlement en fluide caloporteur F.
Selon l’invention, en référence à la , le moteur électrique 2 comporte au moins un canal de refroidissement 23 configuré pour être alimenté par le fluide caloporteur F du circuit de refroidissement CR. De manière analogue, le dispositif de puissance 3 comporte au moins un canal de refroidissement 33 configuré pour être alimenté par le fluide caloporteur F du circuit de refroidissement CR.
Dans cette forme de réalisation, le stator 21 s’étend au moins partiellement dans le canal de refroidissement 23 du moteur électrique 2. Cela permet de manière avantageuse de collecter les calories générées par le stator 21 lors de son alimentation. De manière préférée, le stator 21 et le rotor 22 sont baignés dans le fluide caloporteur F pour permettre un refroidissement optimal. En particulier, les bobinages du stator 21 sont baignés dans le fluide caloporteur F. De manière préférée, les encoches du moteur électrique 2 sont baignées dans le fluide caloporteur F.
De manière analogue, le dispositif de puissance 3 comporte une pluralité de composants s’étendant dans le canal de refroidissement 33 du dispositif de puissance 3. Cela permet de manière avantageuse de collecter les calories générées par le dispositif de puissance 3 lors de l’alimentation du stator 21 comme cela sera présenté par la suite. De manière préférée, un ou plusieurs composants comportent des ailettes pour améliorer les échanges thermiques avec le fluide caloporteur F circulant dans le canal de refroidissement 33 du dispositif de puissance 3, en particulier, une pluralité d’ailettes tubulaires.
Selon l’invention, le moteur électrique 2 est configuré pour chauffer le fluide caloporteur F préalablement à la mise en service opérationnel du moteur électrique 2, c’est à- dire, préalablement à la rotation du rotor 22.
Selon l’invention, en référence à la , le dispositif de commande 5 est configuré pour émettre un ordre de chauffage O2 configuré pour générer un courant de chauffage I2 dans le stator 21 du moteur électrique 2 afin de chauffer le fluide caloporteur F situé dans le canal de refroidissement 23 du moteur électrique 2. Le courant de chauffage I2 comporte une composante directe I2d non-nulle et une composante quadratique I2q sensiblement nulle de manière à limiter la rotation du rotor 22 lors du chauffage.
Par sensiblement nulle, on entend que la composante quadratique I2q est insuffisante pour faire tourner le rotor 22 afin de créer un effort de propulsion. De manière préférée, le moteur électrique 2 ayant un couple de frictions internes prédéterminé, la composante quadratique I2q est inférieure au couple de frictions internes de manière à interdire toute rotation. Selon un aspect préféré, la composante quadratique I2q est inférieure à 5% de la composante quadratique I1q nominale déterminé lors de la commande du moteur électrique 2.
Ainsi, un ordre de chauffage O2 détermine un courant de chauffage I2 qui génère très majoritairement des pertes thermiques par effet Joule dans le stator 21 du moteur électrique 2 sans faire tourner le rotor 22 et générer un couple. Cela est très avantageux étant donné que cela permet de chauffer le fluide caloporteur F de manière préliminaire à la mise en service opérationnel. La composante directe I2d permet de générer des pertes électriques et donc de l’énergie thermique par effet Joule. Ainsi, au lieu de minimiser les pertes thermiques et de maximiser le couple lorsque le moteur électrique 2 est en service opérationnel, la présente invention vise à réaliser un chauffage, préliminairement au service opérationnel dans lequel les pertes thermiques sont maximisées et le couple minimisé.
Dans l’exemple de la , le dispositif de puissance 3 permet d’alimenter un stator 21 comportant une unique étoile statorique afin d’entrainer en rotation le rotor 22. Néanmoins, l’invention s’applique également à un dispositif de puissance 3 comportant un premier module d’alimentation 31 et un deuxième module d’alimentation 32 qui sont indépendants et, de préférence, ségrégués afin d’augmenter la redondance et la fiabilité comme illustré à la . De tels modules d’alimentation 31, 32 sont avantageux lorsque le stator 21 comporte plusieurs étoiles statoriques 21a, 21b pouvant être alimentées indépendamment. Comme illustré à la , le circuit de refroidissement CR permet de refroidir en parallèle les deux modules d’alimentation 31, 32.
Un exemple de mise en œuvre d’un procédé de contrôle selon l’invention va être dorénavant présenté en référence à la .
Dans cet exemple, l’aéronef est stocké au sol dans un aéroport dans une région froide, par exemple à -40°C, et doit réaliser un vol (service opérationnel). Du fait des températures extérieures, la température courante Tf du fluide caloporteur F est inférieure à une température seuil Ts prédéterminée. De manière préférée, la température seuil Ts est comprise entre 5°C et 15°C, de préférence, de l’ordre de 10°C.
Grâce au procédé de contrôle selon l’invention, la température courant Tf du fluide caloporteur F va être augmentée pour atteindre le température seuil Ts et ainsi permettre de collecter de manière optimale des calories lorsque le moteur électrique 2 est en fonctionnement opérationnel, c’est-à-dire, avec rotation de son rotor 22. En effet, comme expliqué précédemment, si la température courant Tf du fluide caloporteur F est trop faible, sa viscosité ne permet pas un refroidissement optimal.
En référence à la , la pompe 7 est activée de manière à faire circuler le fluide caloporteur F dans le circuit de refroidissement CR. A l’état initial, le moteur électrique 2 n’est pas commandé et le dispositif de puissance 3 ne fournit pas de courant au stator 21.
Le procédé comporte une étape E1 consistant à mesurer la température courante Tf du fluide caloporteur F, en particulier, au moyen du capteur de température 9.
Si la température courante Tf du fluide caloporteur F est inférieure à la température seuil Ts, le procédé comporte ensuite une étape E2 consistant à émettre un ordre de chauffage O2 pour générer un courant de chauffage I2 dans le stator 21 du moteur électrique 2 afin de chauffer le fluide caloporteur F. En pratique, le capteur de température 9 fournit la température courante Tf du fluide caloporteur F au dispositif de commande 5 qui émet un ordre de chauffage O2 comme illustré à la . Cet ordre de chauffage O2 modifie la position des interrupteurs du dispositif de puissance 3 afin de générer un courant de chauffage I2 comportant une composante directe I2d non-nulle et une composante quadratique I2q sensiblement nulle de manière à limiter la rotation du rotor 22 lors du chauffage. La composante quadratique I2q est si faible que la rotation du rotor 22 est nulle ou quasi-nulle, ce qui évite de générer de la poussée alors que l’aéronef est en phase de chauffage.
La composante directe I2d (non-nulle) du courant de chauffage I2 engendre un échauffement par effet Joule du stator 21 qui transmet ses calories au fluide caloporteur F situé dans le canal de refroidissement 23 en contact avec les bobinages du stator 21. Dans cet exemple, la composante directe I2d possède une amplitude constante supérieure à 200A pic, de préférence, de l’ordre de 300A pic. De manière préférée, sa fréquence est faible de l’ordre de 10 Hz. Cela permet avantageusement de générer des pertes thermiques de 16 kW. Ainsi, le courant est converti majoritairement en pertes thermiques.
Comme la pompe 7 est activée, le fluide caloporteur F s’échauffe progressivement dans le circuit de refroidissement CR au contact du stator 21. Etant donné que l’aéronef est au sol, l’échangeur de chaleur 8 possède un débit de fluide extérieur Fext qui est très faible. Il en résulte que l’échangeur de chaleur 8 n’abaisse que faiblement la température courante Tf du fluide caloporteur F, en particulier, moins que le moteur électrique 2 n’augmente sa température courante Tf.
Contrairement à un fonctionnement classique dans lequel le fluide caloporteur F est utilisé pour dissiper des calories, le fluide caloporteur F est utilisé pour collecter des calories et monter en température.
De manière préférée, le procédé comporte une étape E3 consistant à surveiller la température courante Tf du fluide caloporteur F et à adapter la composante directe I2d du courant de chauffage I2 afin d’obtenir la montée en température désirée. De préférence, l’ordre de chauffage O2 est déterminé pour augmenter la température courante Tf du fluide caloporteur F d’au moins 1°C/seconde. Cela permet de réaliser un chauffage rapide et évite de retarder le vol de l’aéronef. Dans cet exemple, la température courante Tf est augmentée de 30°C en 30 secondes.
Toujours en référence à la , lorsque la température courante Tf du fluide caloporteur F est supérieure ou égale à la température de seuil Ts, par exemple, 10°C. Le procédé comporte une étape consistant à émettre E4 un ordre de commande O1 configuré pour générer un courant de commande I1 dans le stator 21 du moteur électrique 2 afin de contrôler la rotation du rotor 22 ( ). De manière préférée, le dispositif de commande 5 émet un ordre de commande O1 déterminant un courant de commande I1 dont la composante quadratique Iq1 est non nulle de manière à permettre la rotation du rotor 22.
Grâce à l’invention, la température courante Tf du fluide caloporteur F est augmentée progressivement afin d’atteindre la température seuil Ts. A une telle température seuil Ts, le fluide caloporteur F possède des caractéristiques optimales pour dissiper des calories, notamment, en termes de viscosité. Le rotor 22 peut alors être mis en rotation et le fluide caloporteur F permet de collecter les calories induites par la rotation aussi bien dans le moteur électrique 2 que dans le dispositif de puissance 3. L’ordre de commande O1 peut ensuite être émis afin que l’aéronef puisse réaliser sa mission de vol.
De manière avantageuse, si la température courante Tf du fluide caloporteur T est supérieure ou égale à la température seuil Ts préalablement au démarrage du moteur électrique 2, aucun ordre de chauffage O2 n’est émis par le dispositif de commande 5 et le moteur électrique 2 peut être démarré directement.
Grâce à l’invention, un moteur électrique 2 peut être démarré de manière sécurisée et fiable sans ajout d’équipement rapporté qui augmente la masse et l’encombrement dans l’aéronef. Le dispositif de commande 5 permet avantageusement de fournir un ordre de chauffage O2 qui permet au moteur électrique 2 de se comporter comme un chauffage électrique sans engendrer de couple.
Claims (11)
- Ensemble (1) d’un moteur électrique (2) pour la propulsion d’un aéronef, et d’un dispositif de commande (5) du moteur électrique (2),
- Le moteur électrique (2) comportant un stator (21) et un rotor (22) monté mobile par rapport au stator (21), le moteur électrique (2) comportant au moins un circuit de refroidissement (CR) configuré pour être alimenté par un fluide caloporteur (F) configuré pour prélever des calories au moins au stator (21) du moteur électrique (2),
- Le dispositif de commande (5) étant configuré pour émettre un ordre de commande (O1) configuré pour générer un courant de commande (I1) dans le stator (21) du moteur électrique (2) afin de contrôler la rotation du rotor (22),
- c aractérisé par le fait quele dispositif de commande (5) est configuré pour émettre un ordre de chauffage (O2) configuré pour générer un courant de chauffage (I2) dans le stator (21) du moteur électrique (2) afin de chauffer le fluide caloporteur (F), le courant de chauffage (I2) comportant une composante directe (I2d) non-nulle et une composante quadratique (I2q) sensiblement nulle de manière à limiter la rotation du rotor (22) lors du chauffage.
- Ensemble (1) selon la revendication 1, dans lequel le stator (21) s’étend au moins partiellement dans le canal de refroidissement (23).
- Ensemble (1) selon l’une des revendications 1 à 2, dans lequel le fluide caloporteur (F) est de l’huile ou de l’eau glycolée.
- Ensemble (1) selon l’une des revendications 1 à 3, comprenant au moins un dispositif de puissance (3) configuré pour alimenter au moins le stator (21) avec le courant de commande (I1) à partir d’une source de puissance électrique (30) en fonction de l’ordre de commande (O1), le fluide caloporteur (F) étant configuré pour prélever des calories dans le dispositif de puissance (3).
- Ensemble (1) selon l’une des revendications 1 à 4, comprenant au moins un capteur de température (9) configuré pour mesurer une température courante (Tf) du fluide caloporteur (F), le dispositif de commande (5) étant configuré pour émettre un ordre de chauffage (O2) qui est fonction de la température courante (Tf).
- Aéronef comprenant un ensemble (1) selon l’une des revendications 1 à 5.
- Procédé de contrôle d’un ensemble (1) selon l’une des revendications 1 à 5, le canal de refroidissement (23) du moteur électrique (2) étant alimenté par le fluide caloporteur (F), le fluide caloporteur (F) ayant une température courante (Tf), le rotor (22) étant à l’arrêt, le procédé comportant des étapes consistant à :
- Emettre (E2) un ordre de chauffage (O2) pour générer un courant de chauffage (I2) dans le stator (21) du moteur électrique (2) afin de chauffer le fluide caloporteur (F), le courant de chauffage (I2) comportant une composante directe (I2d) non-nulle et une composante quadratique (I2q) sensiblement nulle de manière à limiter la rotation du rotor (22) lors du chauffage.
- Procédé selon la revendication 7, comportant des étapes consistant à :
- Mesurer (E1) la température courante (Tf) du fluide caloporteur (F),
- Si la température courante (Tf) du fluide caloporteur (F) est inférieure à une température seuil (Ts) prédéterminée, émettre (E2) un ordre de chauffage (O2) pour générer un courant de chauffage (I2) dans le stator (21) du moteur électrique (2) afin de chauffer le fluide caloporteur (F), le courant de chauffage (I2) comportant une composante directe (I2d) non-nulle et une composante quadratique (I2q) sensiblement nulle de manière à limiter la rotation du rotor (22) lors du chauffage.
- Procédé selon la revendication 8, comportant des étapes consistant à :
- Si la température courante (Tf) du fluide caloporteur (F) est supérieure ou égale à la température seuil (Ts) prédéterminée, émettre (E3) un ordre de commande (O1) configuré pour générer un courant de commande (I1) dans le stator (21) du moteur électrique (2) afin de contrôler la rotation du rotor (22).
- Procédé selon l’une des revendications 7 à 8, dans lequel la température seuil (Ts) est comprise entre 5° et 15°C, de préférence, de l’ordre de 10°C.
- Procédé selon l’une des revendications 7 à 10, dans lequel l’ordre de chauffage (O2) est déterminé pour augmenter la température courante (Tf) du fluide caloporteur (F) d’au moins 1°C/seconde.
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| CN202380058821.8A CN119678360A (zh) | 2022-08-23 | 2023-07-27 | 由电动机和用于控制电动机的装置组成的组件以及用于控制这种组件的方法 |
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| US20070246302A1 (en) * | 2006-04-21 | 2007-10-25 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Pre-heating an aircraft oil reservoir |
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2022
- 2022-08-23 FR FR2208474A patent/FR3139252A1/fr active Pending
-
2023
- 2023-07-27 CN CN202380058821.8A patent/CN119678360A/zh active Pending
- 2023-07-27 WO PCT/EP2023/070846 patent/WO2024041838A1/fr unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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