Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
Auteur(s)
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Bertrand NOGAREDE : Professeur des Universités - Docteur de l’Institut National Polytechnique de Toulouse - Responsable du groupe Machines et Mécanismes Électroactifs du LEEI - (UMR-CNRS n 5828) de l’ENSEEIHT/INPT – Toulouse
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Parallèlement à la diversification en termes d’application, le champ des solutions techniques exploitables en conversion électromécanique de l’énergie s’est sensiblement enrichi. Il est clair que les progrès accomplis dans le domaine de l'électronique de puissance constituent un facteur déterminant quant au développement de structures électromécaniques répondant de manière de plus en plus souple et efficace aux cahiers des charges visés (variation de vitesse, gestion des réversibilités énergétiques ...). Si ces progrès concernent initialement des structures classiques, à effet magnétique, le développement de nouveaux matériaux dotés de performances et de fonctionnalités accrues (matériaux magnétiques composites, supraconducteurs, « électroactifs » tels que les céramiques piézoélectriques et les alliages magnétostrictifs ...) conduit aujourd’hui à un élargissement sensible des principes mêmes grâce auxquels la conversion d’énergie peut s’opérer.
Compte tenu de la large prédominance dont elle bénéficie, la famille des machines tournantes à interaction de champs magnétiques fait ici l’objet d’une étude spécifique : sur la base d’une approche analytique originale, les principes élémentaires classiquement exploités en sont globalement étudiés et caractérisés. Face aux aspects techniques qui sous-tendent la conception des structures considérées, quelques données et tendances relatives aux principales familles de matériaux utilisés sont alors proposées, avant que ne soient finalement abordés les aspects méthodologiques liés au dimensionnement optimal d’une structure satisfaisant à un jeu de spécifications et de critères donnés.
L’article « Machines électriques tournantes. Conversion électromécanique de l’énergie » fait l’objet de deux fascicules :
D 3410 Machines tournantes : conversion électromécanique de l’énergie
D 3411 Machines tournantes : principes et constitution
Les sujets ne sont pas indépendants les uns des autres.
Le lecteur devra assez souvent se reporter à l’autre fascicule.
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Machines tournantes à interaction de champs magnétiques
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3. Conception des convertisseurs électromécaniques
Le concepteur en électromécanique dispose aujourd’hui d’un grand nombre de méthodes et d’outils susceptibles de l’assister dans sa démarche. Les progrès réalisés en matière de codes de calcul numérique des champs permettent ainsi de simuler de manière fiable les comportements électromagnétique, mécanique ou thermique de structures à deux ou trois dimensions. Ces codes offrent même pour certains la possibilité de tenir compte des phénomènes de couplage locaux mis en jeu, ainsi que des interactions entre le convertisseur électromécanique et ses étages d’alimentation et de commande. Cependant, en grande partie tournés vers « l’analyse » du fonctionnement de structures données, ils ne permettent pas, à eux seuls, de résoudre le problème de « synthèse » que constitue l’opération de conception (problème qui consiste précisément à déterminer les données structurelles et matérielles initiant le processus d’analyse). Si l’intérêt de l’intervention de ces outils d’analyse dans un schéma de conception est évident (au niveau en particulier des étapes de validation et d'affinage de la solution), il n’en reste pas moins que la complexité et la diversité des problèmes à résoudre doivent nécessairement s’appuyer sur la mise en œuvre de méthodologies adaptées.
3.1 Principales étapes du processus de conception
Sans restreindre la liberté de pensée et d’action dont doit pouvoir bénéficier le concepteur dans sa progression vers la solution, le déroulement du processus de conception s’articule logiquement autour des trois préoccupations incontournables que constituent, tour à tour, la formulation du cahier des charges traduisant le besoin sur le plan électromécanique, la définition d’un concept répondant à ce besoin et, enfin, la détermination des éléments quantitatifs caractéristiques de l’objet recherché.
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La première opération consiste ainsi à exprimer le besoin fonctionnel initial en termes clairs vis-à-vis des performances de l’actionneur à définir. Quoique bien souvent négligée, cette étape décisive, quant à la pertinence de la solution finalement obtenue (la meilleure solution, certes, mais pour le « bon » problème),...
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Conception des convertisseurs électromécaniques
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - NOGAREDE (B.) - Conception des dispositifs électroactifs : de la recherche du concept au dimensionnement de la structure, - mémoire d’habilitation à diriger des recherches. Institut National Polytechnique de Toulouse, juillet 1997.
-
(2) - SKOMSKI (R.), COEY (J.M.D.) - Permanent Magnetism. - Institute of Physics, Bristol, 1999, 404 p.
-
(3) - VRANISH (J.M.), NAIK (D.P.), TETER (J.P.) - Magnetostrictive direct drive rotary motor development. - IEEE Transactions on Magnetics, vol. 27, N 6, nov. 1991.
-
(4) - VEINOTT (C.G.) - Harnessing the MS-DOS personal computer to design induction motors. - ICEM’94, Paris, 5-8 sept. 1994.
-
(5) - WURTZ (F.), BIGEON (J), ESPANET (C.), KAUFFMANN (J.M.) - L’intégration des approches analytiques et numériques pour une C.A.O. efficace en génie électrique. - NUMELEC’97, École Centrale de Lyon, 19-21 mars 1997.
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