PADDLE. AVEC MOYENS DE REFROIDISSEMENT

La présente invention concerne un système de motorisation pour une embarcation à assistance électrique destinée à permettre de transporter un utilisateur sur l’eau. Elle trouve notamment une application au domaine des planches de surf, de paddle, ou encore des planches à voiles, ainsi qu’au domaine du kayak ou du canoë.

As A titre d’exemple, une planche de surf a pour but de permettre à un utilisateur de glisser sur l’eau sous l’action de propulsion procurée par une vague. Généralement, en l’absence de vague dans une zone donnée où se trouve l’utilisateur, ce dernier, allongé sur la planche, utilise ses bras pour fournir la propulsion nécessaire à la planche pour atteindre une zone où une vague est formée ou en cours de formation.

Un autre exemple consiste dans une planche de paddle qui a, quant à elle, pour but de permettre à un utilisateur de glisser sur l’eau sous l’action de propulsion d’un utilisateur muni d’une pagaie. Comme pour une planche de surf, la planche de paddle peut également permettre à l’utilisateur de glisser sur l’eau sous l’action de propulsion procurée par une vague.

D’autres exemples existent d’embarcation qui permettent à un utilisateur de naviguer sur l’eau, au moyen d’une action de propulsion mécanique que l’utilisateur fournit lui-même directement ou par l’intermédiaire d’un moyen tel qu’une ou plusieurs pagaies ou rames, et/ou au moyen d’une action de propulsion fournie par l’environnement tel que du vent ou une vague.

Pour faciliter l’utilisation de ces embarcations, notamment pour faciliter la propulsion dans des zones ou à des moments où l’action de propulsion mécanique fournie par l’utilisateur ou par l’environnement n’est pas suffisante, on peut équiper ces embarcations d’une assistance électrique, c’est-à-dire d’un système de motorisation électrique qui entraîne des moyens de propulsion mécanique tels qu’une hélice.

D’une manière générale, une propulsion marine par hélice nécessite de faire tourner cette hélice à une vitesse relativement faible, pour éviter les phénomènes de cavitation de l’hélice.

On peut classiquement utiliser de types de moteur électriques pour entraîner l’hélice en rotation : les moteurs de type « inrunner », dans lesquels le noyau interne tourne dans une cage externe fixe, et les moteurs de type « outrunners » ou à cage tournante, dans lesquels la cage externe tourne autour du noyau interne fixe.

Les moteurs de type « inrunner » peuvent être relativement facilement refroidis car la partie externe étant fixe, elle peut être mise en contact avec un système de refroidissement prévu à cet effet. Cependant, ces moteurs tournent généralement très vite, et nécessitent donc l’utilisation de réducteurs pour éviter les phénomènes de cavitation mentionnés plus haut. Cela entraîne une perte de rendement et une complexité accrue sur le plan mécanique, avec un entretien et des coûts correspondants également accrus.

Les moteurs de type « outrunner » tournent, à diamètre externe donné, moins vite que les moteurs de type « inrunner », ce qui limite donc les phénomènes de cavitation sans la complication liée à l’utilisation de réducteurs tel qu’expliqué au paragraphe précédent. En effet, avec un moteur de type « outrunner », on peut maximiser le diamètre d’interaction entre les bobines du stator fixe, au centre, et les aimants du rotor tournant à l’extérieur. L’utilisation d’un moteur de type « outrunner » dans une enceinte fermée étanche permet donc d’obtenir une hélice qui tourne plus lentement sans G utilisation de réducteurs. Cependant, contrairement aux moteurs de type « inrunner », ces moteurs de type « outrunner » sont difficile à refroidir dans la mesure où la partie externe tourne et ne peut donc être mise en contact avec un système de refroidissement classique tel qu’une paroi froide. Les solutions classiques de refroidissement d’un moteur de type « outrunner », telles que l’utilisation d’une circulation d’eau à l’intérieur de la partie fixe du moteur, ne sont pas satisfaisantes. En effet, elles nécessitent la présence de tuyaux à l’intérieur du moteur, d’une entrée et d’une sortie d’eau, ce qui est compliqué à mettre en œuvre.

Un des buts de l’invention est donc de résoudre notamment les problèmes précités. Ainsi, l’invention a notamment pour objectif de proposer un système de motorisation électrique pour embarcation, telle qu’une planche de surf ou de paddle, configuré pour être relié à une source d’énergie électrique.

Le système comprend une enceinte étanche destinée à être intégrée dans ou sur une embarcation, dans laquelle enceinte sont disposés un rotor et un stator, et un axe relié par une première extrémité au rotor et dépassant de manière étanche à l’extérieur de l’enceinte par une deuxième extrémité opposée à sa première extrémité.

L’axe est apte à être relié pas sa deuxième extrémité à des moyens de propulsion d’une embarcation, tels qu’une hélice, de sorte que lorsque le système est alimenté en énergie électrique, le rotor entre en rotation et entraîne l’axe dans cette rotation. Le système comprend en outre des moyens de refroidissement. Ces moyens de refroidissement comprennent au moins un premier ensemble longiligne, au moins partiellement métallique, dont une première extrémité est disposée à l’intérieur de l’enceinte. Cet ensemble longiligne dépasse de manière étanche à l’extérieur de l’enceinte par une deuxième extrémité opposée à sa première extrémité, en sorte de permettre la conduction de la chaleur de l’intérieur vers l’extérieur de l’enceinte le long dudit premier ensemble longiligne.

Suivant certains mode de réalisation, le système comprend en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - la première extrémité du premier ensemble longiligne est fixée au stator ;

- le stator comprend au moins un élément de fixation, tel qu’une plaque de fixation, et la première extrémité du premier ensemble longiligne est solidaire dudit élément de fixation ;

- le premier ensemble longiligne comprend au moins une première partie, telle qu’une tige, formée intégralement avec au moins une partie du stator ;

- le premier ensemble longiligne comprend au moins une première partie, telle qu’une tige, enfoncée à force dans un logement prévu dans le stator, ledit logement comprenant un matériau pâteux conducteur de chaleur, tel qu’un silicone conducteur de chaleur ;

- au moins la première partie du premier ensemble longiligne est une tige à section sensiblement circulaire ; - le premier ensemble longiligne est une tige à section circulaire dépassant de l’enceinte de manière étanche au moyen d’un joint torique ;

- le système comprend une unité de contrôle électronique configurée pour contrôler le fonctionnement et l’alimentation en énergie électrique dudit système, et fixée sur le stator, en sorte de créer un chemin thermique entre l’unité de contrôle et le premier ensemble longiligne pour permettre la conduction de la chaleur émise par l’unité de contrôle vers l’extérieur de l’enceinte le long dudit chemin thermique et du premier ensemble longiligne ;

- le système comprend une unité de contrôle électronique disposée à l’intérieur de l’enceinte et configurée pour contrôler le fonctionnement et l’alimentation en énergie électrique du système, et les moyens de refroidissement comprennent au moins un deuxième ensemble longiligne, au moins partiellement métallique, fixé par une première extrémité à l’unité de contrôle et dépassant de manière étanche à l’extérieur de l’enceinte par une deuxième extrémité opposée à sa première extrémité, en sorte de permettre la conduction de la chaleur de l’unité de contrôle vers l’extérieur de l’enceinte le long du deuxième ensemble longiligne ;

- au moins une partie du deuxième ensemble longiligne est une tige à section sensiblement circulaire ; - le deuxième ensemble longiligne est une tige à section circulaire dépassant de l’enceinte de manière étanche au moyen d’un joint torique ;

- la deuxième extrémité du premier et/ou du deuxième ensembles longilignes présente des lamelles espacées et formées parallèlement à l’axe du premier, respectivement deuxième, ensembles longilignes ; - le rotor comprend une cage tournante, et le stator comprend un noyau fixe disposé à l’intérieur de la cage.

L’invention a également pour objet, selon un deuxième aspect, une embarcation, telle qu’une planche de surf ou de paddle, à assistance électrique, comprenant des moyens de propulsion aptes à permettre la progression de l’embarcation sur ou dans l’eau, et une source d’énergie électrique.

L’embarcation comprend en outre un système de motorisation électrique tel que présenté plus haut, dont l’enceinte étanche est intégrée sur ou dans l’embarcation, et dont l’axe est relié par sa deuxième extrémité aux moyens de propulsion, en sorte de permettre l’entraînement des moyens de propulsion lorsque le système de motorisation est alimenté en énergie électrique par ladite source, et le refroidissement du système de motorisation par échange thermique entre la deuxième extrémité du premier ensemble longiligne et l’eau environnante. Ainsi, le système de motorisation de l’invention permet d’obtenir une embarcation à assistance électrique dont la propulsion ne nécessite pas de pièce mécanique complexe, coûteuse et nécessitant un entretien particulier, tel qu’un réducteur, ni de moyens de refroidissement compliqués, également coûteux et nécessitant un entretien particulier. En effet, avec le système de l’invention, l’évacuation de la chaleur se fait le long d’un chemin thermique guidé par un ensemble longiligne. Ce chemin thermique mène de l’intérieur de l’enceinte étanche du moteur à l’extérieur, où la chaleur s’évacue dans l’eau environnante. Les caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et non limitative, en référence aux figures annexées suivantes :

- figure 1 : représentation schématique d’un premier exemple de système selon l’invention hors de son enceinte étanche ; - figure 2 : représentation schématique de l’exemple de la figure 1, en coupe longitudinale, intégré dans son enceinte étanche et relié aux moyens de propulsion d’une embarcation ;

- figure 3 : représentation schématique de l’exemple de la figure 1, en perspective, intégré dans son enceinte étanche et relié aux moyens de propulsion d’une embarcation ;

- figure 4 : représentation schématique d’un exemple d’embarcation selon l’invention, intégrant le système de la figure 1 ;

- figure 5 : représentation schématique d’un deuxième exemple de système selon l’invention, en coupe longitudinale, intégré dans son enceinte étanche et relié aux moyens de propulsion d’une embarcation ;

- figure 6 : représentation schématique de l’exemple de la figure 5, en perspective.

En référence à l’ensemble des figures, et en particulier des figures 3, 4 et 6, le système de motorisation électrique pour une embarcation 30 est configuré pour être relié à une source d’énergie électrique (non représentée), telle qu’une batterie, qui est disposée également sur ou dans l’embarcation 30.

Le système comprend une enceinte 1 étanche, destinée à être intégrée sur ou dans l’embarcation 30 à assistance électrique, comme on le voit sur l’exemple de la figure 4. Dans cet exemple, l’embarcation 30 est de type planche de surf ou planche de paddle.

L’embarcation 30 comprend des moyens de propulsion 20 destinés à permettre sa progression dans l’eau, telle qu’une hélice 20, reliée à l’une des extrémité de l’axe 4 du système de motorisation qui sera décrit en détail plus loin, l’autre extrémité de l’axe 4 étant disposée à l’intérieur de l’enceinte 1 et donc non visible sur la figure 4. L’embarcation 30 comprend également la source d’énergie électrique mentionnée plus haut, non représentée.

Le premier ensemble longiligne 5 des moyens de refroidissement du système de motorisation, et éventuellement le deuxième ensemble longiligne 6 dans l’exemple de la figure 6, qui seront également décrits en détail plus loin, dépassent par une de leurs extrémités de l’enceinte 1, leur autre extrémité étant disposée à l’intérieur de l’enceinte 1 et donc non visible sur les figures 3, 4 et 6. L’ensemble du système de motorisation est intégré à l’embarcation 1, en sorte que cette extrémité du premier ensemble longiligne 5 (et éventuellement du deuxième ensemble longiligne 6) dépassant de l’enceinte 1 se retrouve dans l’eau environnante lorsque l’embarcation se trouve dans ou sur l’eau. Ainsi, lorsque le système de motorisation est alimenté en énergie électrique par la source d’énergie électrique, les moyens de propulsion 20 sont entraînés par l’axe 4 et le système de motorisation peut être refroidi par échange thermique entre l’extrémité du premier ensemble longiligne 5 (et éventuellement du deuxième ensemble longiligne 6) dépassant de l’enceinte 1 et l’eau environnante. Dans les exemples des figures 4, 5 et 6, l’enceinte 1 est fermée notamment par une paroi 15, au travers de laquelle dépassent de manière étanche l’axe 4 et le premier ensemble longiligne 5 (et éventuellement du deuxième ensemble longiligne 6), et se prolonge au-delà de cette paroi 15 pour former une turbine à l’intérieur de laquelle les moyens de propulsions 20 sont à la fois protégés et en mouvement. Cette paroi 15 est inclinée par rapport à l’axe 4 et l’axe longitudinal de l’embarcation 30, de manière à ne pas créer de rupture de surface par rapport à la surface principale de l’embarcation 30, qui serait préjudiciable à l’hydrodynamisme et aux performances des moyens de propulsion 20. L’extrémité du premier ensemble longiligne 5 (et éventuellement du deuxième ensemble longiligne 6) dépassant de l’enceinte 1, dans le exemples des figures 3, 4 et 6, affleure à la surface de la paroi 15. Un dépassement plus important n’est pas forcément nécessaire pour obtenir l’effet de refroidissement recherché, et pourrait là encore nuire à G hydrodynamisme et aux performances des moyens de propulsion 20. Aussi, lorsque cette paroi 15 est inclinée tel qu’expliqué plus haut, on prévoit de biseauter cette extrémité du premier ensemble longiligne 5 (et éventuellement du deuxième ensemble longiligne 6) dépassant de l’enceinte 1 de sorte que cette extrémité suive la surface inclinée de la paroi 15. Dans une variante de réalisation, la partie turbine de l’enceinte 1 pourrait tout simplement être absente, la partie de l’axe 4 dépassant de l’enceinte 1 et les moyens de propulsion 20 étant logés dans un logement prévu dans l’embarcation 30 en prolongement de l’enceinte 1, voire même dépassant en dehors de l’embarcation 30 hors de tout logement. Alternativement, la partie turbine pourrait être présente mais distincte de l’enceinte 1.

En référence à l’ensemble des figures, et en particulier des figures 1, 2 et 5, le système de motorisation comprend un rotor 2 et un stator 3, 7, disposés à l’intérieur de l’enceinte étanche 1. L’axe 4 est relié par une première extrémité au rotor 2 et dépasse de manière étanche à l’extérieur de l’enceinte 1 par sa deuxième extrémité opposée à la première pour pouvoir être relié aux moyens de propulsion 20 de l’embarcation 30 comme expliqué plus haut. Des moyens d’étanchéité 14 de type joint sont prévus pour assurer l’étanchéité de l’enceinte 1 au niveau du passage de l’axe 4. Ainsi, lorsque le système est alimenté en énergie électrique, le rotor 2 entre en rotation et entraîne l’axe 4 dans cette rotation, ce qui permet finalement la mise en rotation des moyens de propulsion 20 et donc la propulsion de l’embarcation 30. Des moyens de refroidissement 5 (dans l’exemple des figures 1 à 4) ou 5, 6 (dans l’exemple des figures 5 et 6) sont prévus. Ces moyens 5, 6 comprennent un ou plusieurs ensembles longilignes 5, 6, au moins partiellement métalliques, dont les premières extrémités respectives sont disposées à l’intérieur de l’enceinte 1. Ces ensembles longilignes 5, 6 dépassent par ailleurs de manière étanche à l’extérieur de l’enceinte 1 par des deuxièmes extrémités respectives, opposées à leurs premières extrémités respectives. Des moyens d’étanchéité 13, respectivement 16, de type joint, sont prévus pour assurer l’étanchéité de l’enceinte 1 au niveau des passages respectifs des ensembles longilignes 5, 6. Ainsi, la chaleur à l’intérieur de l’enceinte, produite par le fonctionnement du système de motorisation, en particulier la rotation du rotor 2, est conduite de l’intérieur vers l’extérieur de l’enceinte 1 le long du ou des ensembles longilignes 5, 6.

Dans les exemples représentés sur les figures, la première extrémité du premier ensemble longiligne 5 est fixée au stator 3, 7.

Ce stator 3, 7 peut comprendre une partie stator 3 à proprement parler, et un élément de fixation 7, par exemple une plaque de fixation 7. Dans ce cas, la première extrémité du premier ensemble longiligne 5 est de préférence fixée à cet élément de fixation 7. Le premier ensemble longiligne 5 comprend au moins une première partie, telle qu’une tige 5, formée intégralement avec au moins une partie du stator 3, 7.

Alternativement, le premier ensemble longiligne 5 comprend au moins une première partie, telle qu’une tige 5, enfoncée à force dans un logement prévu dans le stator 3, 7. Dans ce cas, le logement comprend un matériau pâteux conducteur de chaleur, tel qu’un silicone conducteur de chaleur.

Dans les exemples représentés sur les figures, que le premier ensemble longiligne 5 soit formé intégralement avec tout partie du stator 3, 7, ou qu’il soit enfoncé à force dans un logement prévu dans le stator 3, 7, il est formé intégralement par une tige 5 métallique conductrice de chaleur.

Une unité de contrôle 10 électronique est prévue est configurée pour contrôler le fonctionnement et l’alimentation en énergie électrique du système de motorisation. Une telle unité de contrôle comprend classiquement un microcontrôleur positionné dans un circuit électronique formé sur une carte électronique 11.

On peut prévoir que cette unité de contrôle 10 soit fixée sur le stator 3, 7, par exemple par l’intermédiaire d’un support de fixation 12 lui-même fixé directement à la partie stator 3 ou à l’élément de fixation 7. Dans ce cas, la carte électronique est supportée par le support de fixation 12, tout en venant se connecter électroniquement par des moyens de connexion notamment au stator 3, 7.

Ainsi, un chemin thermique est créé entre l’unité de contrôle 10 et le premier ensemble longiligne 5, de sorte que ce dernier assure également le refroidissement de l’unité de contrôle 10. En effet, cette configuration permet la conduction de la chaleur émise par l’unité de contrôle 10 vers l’extérieur de l’enceinte 1 le long de ce chemin thermique et du premier ensemble longiligne 5. Alternativement, ou en complément, et comme cela est illustré dans l’exemple représenté aux figures 5 et 6, les moyens de refroidissement 5, 6 du système de motorisation comprennent au moins un deuxième ensemble longiligne, en l’occurrence l’ensemble longiligne 6, qui a déjà été présenté plus haut. Tout comme le premier ensemble longiligne 5, ce deuxième ensemble longiligne 6 est au moins partiellement métallique. Il est par ailleurs fixé par une première extrémité à l’unité de contrôle 10, et dépasse de manière étanche à l’extérieur de l’enceinte 1 par une deuxième extrémité opposée à sa première extrémité.

Cette configuration permet la conduction de la chaleur de l’unité de contrôle 10 vers l’extérieur de l’enceinte 1 le long du deuxième ensemble longiligne 6.

Ce deuxième ensemble longiligne 6, tout comme le premier ensemble longiligne 5, peut être une tige 6, ou comprendre une partie en forme de tige.

La tige 5, 6 ou la partie en forme de tige du premier, respectivement deuxième, ensemble longiligne 5, 6, présente de préférence une section sensiblement circulaire.

Les moyens d’étanchéité 13, respectivement 16, présentés plus haut, peuvent être des joints toriques.

Comme on peut le voir sur les figures, la ou les deuxièmes extrémités respectives du premier et/ou du deuxième ensembles longilignes 5, 6 présentent des lamelles 8, 9 espacées et formées parallèlement à Taxe du premier, respectivement deuxième, ensembles longilignes 5, 6. Cette configuration augmente la surface d’échange thermique entre les extrémités respectives des premier et deuxième ensembles longilignes 5, 6 avec l’eau environnante, une fois le système de motorisation intégré à l’embarcation 30, et une fois cette embarcation 30 disposée dans ou sur l’eau. Ainsi, les lamelles 8 disposées en la deuxième extrémité du premier ensemble longiligne 5, et les lamelles 9 disposées en la deuxième extrémité du deuxième ensemble longiligne 6, forment des radiateurs qui permettent de disperser plus rapidement la chaleur dans l’eau environnante grâce à une surface d’échange thermique augmentée.

Comme on peut le voir également sur les figures, dans les exemples représentés, le système de motorisation inclut une partie moteur de type « outrunner ». Ainsi, le rotor 2 comprend une cage 2 tournante, et le stator 3, 7 comprend un noyau fixe 3 disposé à l’intérieur de la cage 2.

Comme il a été exposé plus haut, cette configuration est particulièrement intéressante car elle permet de faire tourner le rotor moins vite que dans une configuration avec un moteur de type « inrunner » (cage fixe et noyau tournant), en maximisant le diamètre d’interaction entre les bobines disposées au centre et les aimants disposés en périphérie. Cette configuration ne requiert donc pas G utilisation de réducteur, ce qui réduit le coût et l’entretien. En prenant appui sur un élément fixe à l’intérieur de l’enceinte 1, tel que le stator 3, 7, pour aller chercher la chaleur produite par le fonctionnement du moteur et la conduire à l’extérieur, on s’affranchit par ailleurs de solutions classiques de refroidissement d’un moteur de type « outrunner », tel que les systèmes de circulation d’eau à l’intérieur de la partie fixe du moteur, et de leur complexité (tuyaux à l’intérieur du moteur, entrée et sortie d’eau).

Alternativement, le système de motorisation peut inclure une partie moteur de type « inrunner », avec un noyau tournant et une cage extérieur fixe qui peut constituer l’enceinte 1.

Dans ce cas, le premier ensemble longiligne 5 (et éventuellement le deuxième ensemble longiligne 6) peuvent prendre appui sur l’enceinte 1 elle- même qui constitue la partie fixe du moteur, pour aller chercher la chaleur produite par le fonctionnement du moteur et la conduire à l’extérieur.

Il est rappelé que la présente description est donnée à titre d’exemple, et n’est pas limitative de l’invention. En particulier, et bien que trouvant une application particulièrement intéressante dans le domaine des planches de surf, l’invention ne se limite pas à une embarcation de type planche de surf, mais s’étend à des embarcations telles qu’une planche de paddle ou à voile. Plus généralement, l’invention ne se limite pas à une embarcation de type planche, mais s’étend à toute embarcation à assistance électrique, telles qu’un canoë ou un kayak.