TITRE : SYSTÈME ÉLECTRIQUE D’UNE PROPULSION ÉLECTRIQUE D’UN AÉRONEF

Domaine technique de l’invention

[0001] La présente invention concerne un système électrique d’une propulsion électrique d’un aéronef, ainsi qu’une propulsion électrique avec un tel système électrique et un aéronef avec une telle propulsion électrique. La présente invention concerne en outre un procédé de fabrication d’un système électrique d’une propulsion d’un aéronef.

Arrière-plan technologique

[0002] Les aéronefs à propulsion électrique ou bien hybride (propulsion électrique et propulsion thermique), qu’ils soient à décollage et atterrissage verticaux (de l’anglais « Vertical Take Off and Landing », également désigné par le sigle VTOL), à décollage et atterrissage courts (de l’anglais « Short Take Off and Landing », également désigné par le sigle STOL), ou bien à décollage et atterrissage conventionnel (de l’anglais « Conventional Take Off and Landing », également désigné par le sigle CTOL), constituent un marché futur très prometteur avec des perspectives et une demande importantes dans le transport intra urbain et inter urbain pour des marchandises ou bien des personnes. La propulsion électrique de ces aéronefs est ainsi au moins en partie réalisée par un ou plusieurs moteurs électriques, le nombre variant suivant les architectures des aéronefs.

[0003] Ces propulsions électriques utilisent des circuits électriques avec des niveaux de tension toujours plus élevés, ce qui pose le problème des décharges partielles en altitude. En effet, des décharges partielles peuvent tout d’abord apparaître dans l’air entre deux conducteurs électriques à des potentiels différents, lorsque la distance dans l’air entre ces deux conducteurs n’est pas suffisante, c’est-à-dire inférieure à une distance d’isolement minimale. Des décharges partielles peuvent également se produire sur de la matière, le long d’une ou plusieurs pièces isolantes électriques s’étendant entre les deux conducteurs électriques. Les deux pièces doivent donc être séparées l’une de l’autre, le long d’une ligne de fuite sur la ou les pièces isolantes, d’une distance supérieure à une distance de fuite minimale. La distante de fuite minimale le long de la matière est supérieure à la distance d’isolement minimale dans l’air, selon un ratio augmentant avec l’altitude par exemple à cause de la réduction du niveau d’oxygène avec l’altitude.

[0004] Par ailleurs, la recherche de gain en masse pousse à chercher des solutions permettant de rapprocher les éléments les uns des autres. Dans le cas d’une carte électronique possédant des conducteurs électriques présentant respectivement le potentiel positif et négatif d’une tension continue d’alimentation (pouvant atteindre plusieurs centaines de volts), le respect de la distance d’isolement dans l’air et de la distance de fuite sur la matière impose de fortes contraintes sur le routage dans la carte électronique.

[0005] Il peut ainsi être souhaité de prévoir un système électrique d’une propulsion d’un aéronef, qui permette de s’affranchir d’au moins une partie des problèmes et contraintes précités.

Résumé de l’invention

[0006] Il est donc proposé un système électrique d’une propulsion électrique d’un aéronef, caractérisé en ce qu’il comporte : un circuit électrique comportant un support plan isolant électrique et deux conducteurs électriques fixés au support plan, les deux conducteurs électriques étant conçu pour présenter, en fonctionnement du circuit électrique, des potentiels électriques respectifs différents, les deux conducteurs électriques étant séparés l’un de l’autre par une distance d’isolement dans l’air ; et une pièce intercalaire, isolante électrique, s’étendant sur le support plan, entre les deux conducteurs électriques, et présentant des reliefs de manière à définir une ligne de fuite entre les deux conducteurs électriques le long de la pièce intercalaire, cette ligne de fuite passant par les reliefs.

[0007] Ainsi, en passant par les reliefs, la ligne de fuite n’est plus droite mais « compressée » ce qui permet de rapprocher les conducteurs électriques l’un de l’autre, tant que la distance d’isolement dans l’air est suffisante. Dit autrement, les reliefs de la pièce permettent d’augmenter la longueur de la ligne de fuite, avec la même distance d’isolement dans l’air, afin de rapprocher les deux conducteurs électriques sans risque de décharges partielles. En outre, l’utilisation d’un pièce intercalaire permet d’éviter de prévoir les reliefs dans le support plan isolant électrique. En effet, l’usinage du support plan isolant peut s’avérer complexe et coûteux, par exemple lorsqu’il s’agit d’une carte électronique (de l’anglais « Printed Circuit Board »). En outre, il peut être compliqué de modifier le support plan isolant en cas d’erreur ou bien lorsque l’environnement du système électrique est amené à changer, par exemple lorsque l’altitude d’utilisation de l’aéronef est changée, ou bien lorsque le système électronique est modifié pour que la différence de potentiel soit plus élevée, ou bien lorsque le niveau de pollution et/ou d’humidité est différent de celui envisagé, etc. En revanche, il est facile de changer la pièce intercalaire, pour la remplacer par une nouvelle pièce intercalaire plus adaptée au nouvel environnement.

[0008] L’invention peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, selon toute combinaison techniquement possible.

[0009] De préférence, la pièce intercalaire est en au moins un parmi : Polyarylamide, Polyamide 6-6, Polusulfone, et Polyétheréthercétone.

[0010] De préférence également, les reliefs comportent au moins une rainure.

[0011] De préférence également, la rainure présente un profil transversal en créneau rectangulaire.

[0012] De préférence également, la rainure présente un profil transversal en trapèze.

[0013] De préférence également, la rainure présente une largeur égale à au moins 20% d’une longueur d’une ligne de fuite minimale pour éviter des décharges partielles entre les deux conducteurs électriques sur la pièce intercalaire.

[0014] De préférence également, la rainure présente une hauteur égale à au moins 25% d’une longueur d’une ligne de fuite minimale pour éviter des décharges partielles entre les deux conducteurs électriques sur la pièce intercalaire.

[0015] Il est également proposé une propulsion électrique d’un aéronef comportant un système électrique selon l’invention.

[0016] Il est également proposé un aéronef comportant une propulsion électrique selon l’invention.

[0017] Il est également proposé un procédé de fabrication d’un système électrique d’une propulsion électrique d’un aéronef, comportant : une obtention d’un circuit électrique ayant un support plan, isolant électrique, et deux conducteurs électriques fixés au support plan, les deux conducteurs électriques étant conçus pour présenter, en fonctionnement du circuit électrique, des potentiels électriques respectifs différents, les deux conducteurs électriques étant séparés l’un de l’autre par une distance d’isolement dans l’air ; le procédé comportant en outre : un ajout d’une pièce intercalaire, isolante électrique, de manière à s’étendre sur le support plan, entre les deux conducteurs électriques, la pièce intercalaire présentant des reliefs de manière à définir une ligne de fuite entre les deux conducteurs électriques le long de la pièce intercalaire, cette ligne de fuite passant par les reliefs.

[0018] De préférence, le procédé comporte : un calcul d’une distance d’isolement minimale entre les deux conducteurs électriques, par exemple en fonction d’au moins un parmi : une différence de potentiel maximale entre les deux conducteurs électriques en fonctionnement du circuit électrique, une altitude maximale que l’aéronef est conçu pour atteindre, à un niveau maximal de pollution que l’aéronef est conçu pour traverser et au niveau maximal d’humidité que l’aéronef est conçu pour traverser, le circuit électrique étant obtenu avec les deux conducteurs électriques espacés l’un de l’autre de la distance d’isolement dans l’air, cette dernière étant supérieure ou égale à la distance d’isolement minimale ; un calcul d’une longueur d’une ligne de fuite minimale à partir de l’altitude maximale que l’aéronef est conçu pour atteindre, par exemple à partir de la distance d’isolement minimale et d’un coefficient variant avec l’altitude par lequel la distance d’isolement minimale doit être multipliée pour obtenir la longueur de la ligne de fuite minimale ; et une conception des reliefs de la pièce intercalaire de sorte que la ligne de fuite présente une longueur supérieure ou égale à la longueur de la ligne de fuite minimale.

Brève description des figures

[0019] L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue de dessus d’une carte électronique, selon l’invention, d’un système électrique d’une propulsion électrique d’un aéronef, avec une pièce intercalaire entre deux conducteurs électriques, la figure 2 est une vue en coupe transversale d’un premier mode de réalisation d’une rainure de la pièce intercalaire, la figure 3 est une vue en coupe transversale d’un deuxième mode de réalisation d’une rainure de la pièce intercalaire, la figure 4 est une vue en coupe transversale de deux rainures selon le deuxième mode de réalisation, la figure 5 est une vue similaire à celle de la figure 1 , sans utiliser la pièce intercalaire, et la figure 6 est un schéma-bloc illustrant les étapes d’un procédé selon l’invention, de mise en place d’une isolation électrique.

Description détaillée de l’invention

[0020] En référence à la figure 1 , un exemple d’un système électrique 100 d’une propulsion d’un aéronef, selon l’invention, va à présent être décrit.

[0021] Le système électrique 100 comporte tout d’abord un circuit électrique 102 comportant un support plan 104 isolant électrique, par exemple une carte de circuit imprimé.

[0022] Le système électrique 100 comporte en outre deux conducteurs électriques 106, 108 fixés au support plan 104 conçus pour présenter en fonctionnement du circuit électrique 102, deux potentiels électriques respectifs différents. Il s’agit par exemple de bornes électriques conçues pour être respectivement connectées à des barres omnibus respectives et pour respectivement présenter un potentiel positif et un potentiel négative d’une tension continue d’alimentation, par exemple supérieure à 100 V. Alternativement, les conducteurs électriques 106, 108 pourraient être des barres omnibus, par exemple de transport de la tension continue d’alimentation, des plots, des contacteurs, ou bien encore des sondes de mesure.

[0023] Les deux conducteurs électriques 106, 108 sont séparés l’un de l’autre par une distance d’isolement DI dans l’air. La distance d’isolement DI est, par définition, la plus courte distance en ligne droite dans l’air entre les deux conducteurs 106, 108.

[0024] Pour éviter les décharges partielles au travers de l’air, la distance d’isolement DI doit être supérieure à une distance d’isolement minimale DLin préalablement calculée par exemple en fonction d’au moins un parmi : de la différence de potentiel maximale entre les deux conducteurs en fonctionnement du circuit électrique, à l’altitude maximale que l’aéronef est conçu pour atteindre, au niveau maximal de pollution et au niveau maximal d’humidité que l’aéronef est conçu pour traverser. Généralement, les conducteurs électriques 106, 108 de sorte que la distance d’isolement DI soit égale à la distance d’isolement minimale DLin.

[0025] Le système électrique 100 comporte en outre une pièce intercalaire 110, isolante électrique, s’étendant sur le support plan 104, entre les deux conducteurs électriques 106, 108. La pièce intercalaire 110 présente des reliefs 112 de manière à définir une ligne de fuite LF entre les deux conducteurs électriques 106, 108 le long de la pièce intercalaire 110, cette ligne de fuite LF passant par les reliefs 112. La ligne de fuite LF est, par définition, la plus courte distance courant sur la pièce intercalaire 110 entre les deux conducteurs 106, 108.

[0026] Pour éviter les décharges partielles le long de la pièce intercalaire 110, la ligne de fuite LF présente une longueur qui doit être supérieure à la longueur d’une ligne de fuite minimale LF _m in égale à la distance d’isolement multipliée par un coefficient (plus grand que 1 ), ce coefficient augmentant avec l’altitude. Ainsi, le coefficient correspondant à l’altitude que l’aéronef est conçu pour atteindre est utilisé pour calculer la longueur de la ligne de fuite minimale LFmin.

[0027] Les reliefs 112 sont ainsi conçus pour que la longueur de la ligne de fuite LF soit égale ou supérieure à la longueur de la ligne de fuite minimale LFmin, de préférence égale.

[0028] Par exemple, les reliefs 112 comportent au moins une rainure 114 (deux dans l’exemple illustré), par exemple rectiligne et perpendiculaire à la ligne de fuite LF.

[0029] La pièce intercalaire est par exemple en au moins un parmi : Polyarylamide (souvent désigné par le sigle PAA), Polyamide 6-6 (souvent abrégé en PA66), Polusulfone (souvent désigné par le sigle PSU), et Polyétheréthercétone (souvent désigné par le sigle PEEK GLx, x allant de 1 à 30).

[0030] En référence à la figure 2, chaque rainure 114 peut présenter un profil transversal en créneau rectangulaire. De préférence, conformément à la norme EN60664-1 « isolement_système_basse_tension », la rainure 114 présente une largeur L égale à au moins 20% de la longueur de la ligne de fuite minimale LFmin et/ou une hauteur H égale à au moins 25% de longueur de la ligne de fuite minimale LF min. [0031] En référence à la figure 3, chaque rainure 114 peut également présenter un profil transversal en trapèze. De préférence, comme précédemment, la rainure 114 présente une largeur L (dimension de la base du trapèze, au fond de la rainure 114) égale à au moins 20% de la longueur de la ligne de fuite minimale LF _m in et/ou une hauteur H égale à au moins 25% de la ligne de fuite minimale LF _m in.

[0032] La figure 4 illustre le cas les rainures 114 sont dimensionnées de sorte que la longueur de la ligne de fuite LF soit égale à la longueur de la ligne de fuite minimale LFmin, avec la distance d’isolement DI égale à la distance d’isolement minimale Dlmin. Dans ce cas, les conducteurs électriques 106, 108 sont rapprochés au maximum de ce qui est possible pour éviter des décharges partielles, compte tenu des hypothèse d’utilisation de l’aéronef retenues pour calculer la distance d’isolement minimale Dlmin et la ligne de fuite minimale LFmin (différence de potentielle maximale, altitude, etc.).

[0033] En référence à la figure 5, en l’absence de la pièce intercalaire 110, il faudrait écarter beaucoup plus les deux conducteurs électriques 106, 108 l’un de l’autre pour respecter la ligne de fuite minimale LFmin, prise dans l’exemple illustrée à 1 ,5 fois la distance d’isolement minimale Dlmin.

[0034] En référence à la figure 6, un procédé 600 de fabrication du système électrique 100 peut par exemple comporter les étapes suivantes.

[0035] Au cours d’une étape 602, la distance d’isolement minimale Dlmin entre les deux conducteurs électriques 106, 108 est calculée, par exemple en fonction d’au moins un parmi : une différence de potentiel maximale entre les deux conducteurs électriques 106, 108 en fonctionnement du circuit électrique 102, une altitude maximale que l’aéronef est conçu pour atteindre, à un niveau maximal de pollution que l’aéronef est conçu pour traverser et au niveau maximal d’humidité que l’aéronef est conçu pour traverser.

[0036] Au cours d’une étape 604, le circuit électrique 102 est obtenu, sans la pièce intercalaire 110, avec les deux conducteurs électriques 106, 108 espacés l’un de l’autre de la distance d’isolement DI dans l’air, cette dernière étant supérieure ou égale à la distance d’isolement minimale Dlmin. Par exemple, dans le cas où la pièce intercalaire 110 est destinée à remplacer une précédente pièce intercalaire présente entre les conducteurs électriques 106,108, qui n’est par exemple plus adaptée à un nouvel environnement du système électrique 100, l’étape 604 peut comporter la dépose de cette précédente pièce intercalaire. [0037] Au cours d’une étape 606, la longueur d’une ligne de fuite minimale LF _m in est calculée à partir de l’altitude maximale que l’aéronef est conçu pour atteindre, par exemple à partir de la distance d’isolement minimale DLin et du coefficient variant avec l’altitude par lequel la distance d’isolement minimale DI _m in est multipliée pour obtenir la longueur de la ligne de fuite minimale LFmin.

[0038] Au cours d’une étape 608, les reliefs 112 de la pièce intercalaire 110 sont conçus de sorte que la longueur de la ligne de fuite LF, une fois la pièce intercalaire ajoutée au circuit électrique 102, soit supérieure ou égale à la longueur de la ligne de fuite minimale LFmin.

[0039] Au cours d’une étape 610, la pièce intercalaire 110 avec les reliefs 112 préalablement conçus, est ajoutée au circuit électrique 102 de manière à s’étendre sur le support plan 104, entre les deux conducteurs électriques 106, 108. La ligne de fuite DF entre les deux conducteurs électriques 106, 108 le long de la pièce intercalaire 110 passe ainsi par les reliefs 112.

[0040] Il apparaît clairement qu’un système électrique tel que celui décrit précédemment permet augmenter la longueur de la ligne de fuite sur une distance plus courte dans l’air, à la limite égale à la distance d’isolement minimale.

[0041] On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci- dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

[0042] Par exemple l’étape 606 et/ou l’étape 608 pourraient être réalisées avant l’étape 604.

[0043] Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.