Concept de moteur électrique pour hélice aéronef

[Cobalt89]

Bonjour à tous,
Je me suis amusé à réfléchir à un concept différent pour les moteurs d'hélices, par exemple pour des drones mais plus précisément pour des ADAV électriques (Avion à Décollage ou Atterrissage Vertical) plus communément appelés eVTOL.
Je n'ai pas trouvé lors de mes recherches de dispositif correspondant, mais si quelqu'un connait un appareil ou une société trouvable sur internet en produisant, cela m'intéresserait beaucoup d'en savoir plus..

Tous les moteurs d'aéronefs qu'ils soient thermiques ou électriques (à ma connaissance) transfèrent le couple d'entrainement de l'hélice via un arbre central, un axe. D'ailleurs les moteurs électriques, qu'ils soient avec ou sans balais, radiaux ou axiaux, ont tous un axe.

Mon idée est que dans le cas d'un moteur BLDC avec rotor interne, le rotor peut directement supporter l'hélice pour peu que son diamètre soit assez grand (cela ne concerne que les designs d'aéronefs pouvant accepter des hélices carénées).

01.jpg

02 avec légendes.jpg

Bon j'imagine que si c'était performant ce serait répandu. Ce qui m'amène à quelques questions:

- le couple ainsi que la puissance absorbés / produits seraient-ils inférieurs à un agencement brushless "classique" ?
- la rigidité du dispositif serait-elle suffisante ( je n'ai pas représenté la structure de fixation qui pourrait être basée sur des roulements) ?
- est-ce que cela pourrait apporter un avantage en terme de rendement (que le moteur ne soit pas au centre) ?

Question subsidiaire:
À masse égale du rotor, est-ce que cet agencement avec la même masse d'aimants / bobinage répartis sur un plus grand diamètre ( et donc avec un champ magnétique plus faible localement mais sur une plus grande surface de contact) obtiendrait les mêmes caractéristiques qu'un agencement classique (par exemple rotor externe stator compact) ?

Merci à ceux qui voudront bien partager leurs connaissances sur ce sujet.

Driss
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[XK150]

Salut ,

Je ne vais pas tout développer ; Résumé : pas une bonne idée de mettre des masses importantes loin de l'axe de rotation .

[Positron1]

Salut,
L'idée est novatrice mais inaplicable, l'entrefer ne sera pas maintenu, fragile

[BOB92]

Bonjour
Cela me fait penser à, un moteur de Machine à Laver sans courroie .... ???
Cordialement

[A voir en vidéo sur Futura]

[Cobalt89]

Merci pour vos réponses rapides !

@ XK150
J'ai fait une petite recherche sur la répartition de la masse du rotor en fonction de la distance à l'axe. Une réponse un peu plus étayée me permettrait de préciser cette recherche car je n'ai pas trouvé d'élément probant pour l'instant. J'imagine que cela concerne principalement le moment d'inertie, et donc l'énergie nécessaire à mettre en rotation le rotor? Dans ce cas je ne comprends pas trop le problème, car l'utilisation prévue ne nécessite pas de changement rapide de vitesse de rotation, et l'énergie consacrée à la mise en rotation est négligeable au regard d'un vol complet. À moins que cela ne consomme une plus grande quantité d'énergie pour maintenir la rotation, ce qui devrait être comparé à l'énergie nécessaire au couple moteur pour le déplacement de la colonne d'air (j'imagine que le ratio ce serait négligeable également?).

@ Positron1
Sur un brushless classique disons rotor externe, l'entrefer est garanti par le moment d'inertie du rotor (qui travaille effectivement en "écartement") ou uniquement par la résistance des roulements à billes autour de l'axe? Dans le cas du rotor interne le moment d'inertie travaille effectivement en "rapprochement" des pôles, mais le linéaire de contact entre les deux parties mobiles est beaucoup plus grand, ce qui permettrait un jeu de roulements plus fourni ?

@BOB92
Effectivement ce type de moteur est appelé direct drive ou à transmission directe.

Je ne cherche pas à défendre bec et ongle cette idée qui si elle était viable serait répandue. Je souhaitais juste comprendre relativement précisément pourquoi cela ne marche pas.

Merci encore pour votre aide.

[XK150]

Ce n'est pas une mauvaise idée , il y a déjà des applications hydrauliques notamment pour les sous marins car les hélices sans moyeu sont plus silencieuses , à coup sûr que les classiques .
C'est peut être aussi vrai pour les M.A L. de Bob92 !!!

Pour l'aviation , il existe aussi des études telle celle-çi : https://ietresearch.onlinelibrary.wi...-epa.2018.5303

La complexité du moteur à haute vitesse de rotation situé dans la jante extérieure , le fait que l'air soit canalisé , font qu'il n'y a aucune application pratique en aviation aujourd'hui .
Donc , l'idée n'est pas nouvelle , mais on verra combien de temps l'hélice classique va perdurer ...

[Cobalt89]

Merci pour le lien très intéressant.
Les contraintes en hydro et aérodynamique ne sont pas les même mais les prototypes réalisés correspondent à ce que j'imaginais. Ce qui répond à la plupart de mes questionnements. Et le terme "integrated motor propulsor" issu du document m'a permis d'en trouver un peu plus.

[XK150]

Autre mot clé : " electric rim driven propeller "

[Kissagogo27]

Bonsoir, ça me rappelle ce ventilateur de YStech http://www.dansdata.com/tmdfan.htm

[SK69202]

Juste à corriger le défaut rébarbatif pour l'aviation du pod azimutal de la propulsion navale.

[titijoy3]

on voit ce genre de chose dans Avatar

[polo974]

"gyroscopiquement" parlant, ça doit être assez rigolo...

[Jean4259]

Bonjour,

Je pense qu'un moteur électrique est optimisé : rapport masse/puissance et pertes/puissance lorsque celui-ci est compact.

Voir par exemple les moteurs de voitures électriques au salon de l'auto.

[SK69202]

La fiabilité d'un moteur automobile est à des années-lumières de celle d'un moteur pour l'aviation.