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RÉSUMÉ
Première déclinaison du moteur électrique, le moteur linéaire n'a pas été utilisé pendant des années. Depuis les années 1980, le moteur linéaire connaît un second souffle grâce à la généralisation des systèmes industriels automatisés et, dans une moindre mesure, des transports terrestres. L’avènement de la robotique et le remplacement des entraînements mécaniques complexes par des « axes électroniques » ont poussé au développement des moteurs tournants linéaires et, plus généralement, des moteurs à mouvement composé.
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Michel KANT : Ingénieur de l’École polytechnique de Zürich - Membre de l’Académie européenne des sciences
INTRODUCTION
Le moteur électrique, dont la conception initiale date de la deuxième moitié du xix e siècle, a été envisagé initialement sous la forme linéaire puis, presque aussitôt, sous la forme tournante. Pour des raisons technologiques évidentes le moteur tournant a connu le développement que l’on sait.
La généralisation des systèmes industriels automatisés et, dans une moindre mesure des transports terrestres, a entraîné la résurrection du moteur linéaire qui est passé du stade de recherches, entre 1965 et 1975, à la fabrication de série à partir de 1980. Les premières applications des moteurs linéaires sont dues incontestablement aux ingénieurs russes (soviétiques) qui ont publié des travaux remarquables (en particulier G.I. Shturman en 1946 et A.I. Voldeck en 1968).
L’avènement de la robotique et le remplacement des entraînements mécaniques complexes par des « axes électroniques » conduisent actuellement aux moteurs combinant des mouvements de rotation et de translation (moteurs tournants linéaires) et plus généralement aux moteurs capables d’effectuer des mouvements multidirectionnels (moteurs à mouvement composé).
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Annexe mathématique
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8. Applications
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Servomécanismes
Ils constituent actuellement la majeure partie des applications du moteur linéaire et du moteur tournant linéaire car ils permettent de simplifier des structures hydrauliques complexes. Par ailleurs, les scanners de précision (nanodécoupage), la prétension des filaments minces et la conception des robots « Pick & Place » sont difficilement envisageables sans entraînement linéaire direct.
La figure 22 présente un moteur tournant linéaire destiné à une boîte de vitesses d’automobile.
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Moteurs de traction
Ils constituent une autre application. Il ne s’agit pas, comme pour les servomécanismes, de séries industrielles, mais de réalisations sporadiques destinées à la motorisation des trains à sustentation sans frottement.
Le premier moteur de ce type fabriqué par Merlin-Gerin (Alstom) et destiné à l’Aérotrain de la société Bertin est représenté sur la figure 23.
C’était un moteur asynchrone dont le stator solidaire des rames motrices agissait sur un induit massif fixé au sol par une construction en béton ; le désavantage majeur de ce moteur était son faible rendement, dû principalement aux effets d’extrémités.
La société Siemens a fabriqué plus récemment un moteur de traction pour un train de liaison urbaine selon le principe synchrone. Un inducteur solidaire des motrices agit sur un chemin de roulement composé de conducteurs placés au sol et disposés dans les encoches ferromagnétiques. Un tel dispositif, d’une part, demande une infrastructure très coûteuse et, d’autre part, ne s’affranchit pas des effets d’extrémités.
Remarquons par ailleurs que le frein linéaire (moteur linéaire fonctionnant en générateur) agissant sur les rails est couramment employé dans le train à grande vitesse.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ZEHDEN (A.) - New improuvements in electric traction apparatus - . U.S. Patent no 88145 du 04/06/1902.
-
(2) - KANT (M.) - Équations générales du champ magnétique glissant - . C.R. Acad. Sci. Série 266 (15 janv. 1968).
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(3) - KANT (M.) - Contribution à l’étude du champ magnétique dans un convertisseur à veine liquide - . Thèse d’État ès Sciences Physiques n o CNRS : A.O.30.32 (1969).
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(4) - KIRKO (I.M.) - Magnetohydrodynamics of liquid metals - . Consultants Bureau (1965).
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(5) - VIROLLEAU (A.) - Étude théorique et expérimentale d’un moteur sphérique - . Notes Techniques UTC (1979).
-
(6) - KAMINSKI (G.) - Champs magnétiques et caractéristiques du moteur asynchrone à mouvement composé - ....
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