Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Les actionneurs électromagnétiques sont la technologie la plus utilisée dans la conversion réversible électro-mécanique d'énergie. Il en existe de nombreuses types dont certains dits non conventionnels sont réservés à des applications très spécifiques et non standardisées. Cet article propose une classification des actionneurs en fonction de critères simples tels que la source d'excitation, le type de bobinage de puissance (d’alimentation), le mode d’alimentation ou encore le mouvement généré. La classification fait également appel à des critères composés, construits par combinaison des critères simples.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Pierre-Emmanuel CAVAREC : Ingénieur Supélec - Agrégé de génie électrique, docteur de l’École normale supérieure (ENS) de Cachan - Laboratoire SATIE (UMR CNRS 8029)
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Hamid BEN AHMED : Ingénieur, docteur de l’université de Paris-VI - Maître de conférences, ENS de Cachan, antenne de Bretagne - Laboratoire SATIE (UMR CNRS 8029)
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Bernard MULTON : Agrégé de génie électrique, docteur de l’université de Paris-VI - Professeur des universités, ENS de Cachan, antenne de Bretagne - Laboratoire SATIE (UMR CNRS 8029)
INTRODUCTION
Bien que de nouvelles solutions émergent (piézo-électriques, magnétostrictives, voire électrostatiques dans les très faibles dimensions), les actionneurs électromagnétiques occupent toujours, et probablement encore pour longtemps, une place prépondérante dans la conversion – réversible – électromécanique d’énergie.
Au-delà des actionneurs dits conventionnels, bénéficiant d’une maturité technologique et d’une diffusion scientifique importantes (machines à courant continu à collecteur, synchrones à rotor bobiné, asynchrones à cage d’écureuil...), une très grande diversité d’actionneurs, dits non conventionnels, coexistent et se développent toujours. Ils répondent généralement à des exigences particulières et ne sont pas standardisés. Leur fonctionnement est également souvent méconnu et leur potentiel encore plus mystérieux. On les trouve notamment dans les applications de très grande diffusion (souvent de faible puissance : inférieure au kilowatt) telles que l’électroménager grand public, la domotique, l’automobile ou les jouets et dans celles exigeant de hautes performances. Leur évolution a été accélérée grâce aux formidables développements de l’électronique de puissance (notamment ses possibilités de « haute fréquence ») et de l’électronique microprogrammable.
Une classification de ces différents actionneurs paraît, au premier abord, risquée, sinon impossible, d’autant que leurs topologies sont très nombreuses et très variées. Néanmoins, après une analyse approfondie de différents actionneurs existants ou faisant l’objet de travaux de recherche, la mise en avant de critères fondamentaux topologiques, liés notamment au type de bobinage de puissance (d’alimentation), au mode d’alimentation, au mouvement généré, s’est révélée possible.
L’article s’inscrit dans la continuité des articles Machines tournantes : conversion électromécanique de l’énergie et Machines tournantes : principes et constitution traitant, d’une part, des principes de conversion électromécanique d’énergie et, d’autre part, de la constitution des machines tournantes, sous-entendues conventionnelles. Bien sûr, tous les mouvements, linéaires ou autres, seront considérés ici.
Suite à la classification des actionneurs présentée ici, un autre article Actionneurs électromagnétiques- Performances comparées compare leurs performances respectives.
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Critères simples
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3. Classifications
Sur les bases des critères présentés aux paragraphes 1 et 2, nous allons présenter une classification des différents actionneurs. Étant donné le nombre important de critères, il n’est pas possible d’obtenir une classification unique et exhaustive. Aussi, nous avons fait le choix de ne croiser que les critères les plus pertinents.
Dans les différents tableaux présentés, certaines combinaisons de critères ne comportent pas d’exemple. Cela ne signifie pas que cette combinaison est impossible, mais simplement que nous n’en avons pas trouvé et qu’elle présente a priori peu d’intérêt. Dans les cas particuliers où deux cases sont équivalentes, celles-ci ne sont pas séparées.
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Classification des actionneurs unipolaires
La famille des actionneurs unipolaires est bien plus réduite que celle des actionneurs multipolaires. Nous pouvons donc résumer leur classification dans le seul tableau 3. Par la suite, nous ne nous intéresserons qu’aux actionneurs multipolaires.
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Classifications suivant la localisation de l’excitation
Les tableaux 4 et 5 présentent la classification des actionneurs multipolaires suivant la localisation de l’excitation.
Dans le cas des actionneurs polyexcités (généralement, deux types d’excitation différents), les mêmes critères peuvent être appliqués.
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Classifications
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - CHABRERIE (J.P.) - Application de la méthode tensorielle au calcul des efforts dans les machines homopolaires à symétrie de révolution - . RGE, 79, no 5 (mai 1970).
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(2) - GUILBERT (A.) - Théorie, fonctionnement et calcul des machines électriques - . Dunod (1951).
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(3) - MATT (D.), GOYET (R.), LUCIDARME (J.), RIOUX (C.) - Longitudinal field multi-airgap linear reluctance actuator. - Electrical Machines and power systems, 13, no 5 (1987).
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(4) - MATT (D.) - Étude de deux structures originales de machine à réluctance variable poly-entrefer - . Thèse de doctorat, université de Paris-VI (1987).
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(5) - KAHLEN (K.), DE DONCKER (R.W.) - New concept of spherical actuator with three degrees of freedom - . Actuator 2000, Brème, Allemagne (19-21 juin 2000).
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(6) - BUSCH (T.), HENNEBERGER (G.) - Development...
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