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RÉSUMÉ
Les avancées importantes accomplies dans le domaine des matériaux électrotechniques tels que les aimants permanents, et dans celui de l’électronique de puissance aboutissent à des améliorations sensibles et à l’émergence de nouvelles technologies de machines électriques tournantes. Ces progrès permettent notamment de réaliser des entraînements de fort couple de grande compacité à l’aide de machines à aimants permanents. Ces technologies trouvent un secteur d’application privilégié dans la propulsion électrique navale et les actionneurs embarqués.
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Patrick BRUTSAERT : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure des Arts et Métiers (ENSAM) - Ingénieur au Service Études Machines Tournantes - Société Jeumont S.A.
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Daniel LALOY : Ingénieur de l’École Supérieure d’Électricité (Supélec) - Responsable du laboratoire - Société Jeumont S.A.
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Philippe ROBERT : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Ingénieurs Électriciens de Grenoble (ENSIEG) - Ingénieur au Service Études Machines Tournantes - Société Jeumont S.A.
INTRODUCTION
Les avancées importantes accomplies dans le domaine des matériaux électrotechniques tels que les aimants permanents, et dans celui de l’électronique de puissance aboutissent à des améliorations sensibles et à l’émergence de nouvelles technologies de machines électriques tournantes. Ces progrès permettent notamment de réaliser des entraînements de fort couple de grande compacité à l’aide de machines à aimants permanents. Ces technologies trouvent un secteur d’application privilégié dans la propulsion électrique navale et les actionneurs embarqués, pour lesquels les contraintes de volume, de disponibilité et de discrétion acoustique sont particulièrement exigeantes. De nombreux développements visant à utiliser ce type de machines dans le domaine de l’ énergie éolienne sont en cours.
Ce dossier fait partie d’une série sur la « construction des machines tournantes » : [D 3 570] « Caractéristiques » ; [D 3 571] « Éléments constitutifs » ; [D 3 572] « Machines à courant alternatif » ; [D 3 573] « Machines à courant continu » ; [D3 574] « Machines à aimants à fort couple » ; [Doc. D 3 575] « Pour en savoir plus ».
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Machines à champ axial
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2. Machines à champ radial
2.1 Architecture
La machine est constituée d’une structure relativement simple (figure 3) : le stator, muni d’enroulements, triphasés mono ou multi-étoiles, voire multiphasés, crée un champ tournant lorsqu’il est connecté à des convertisseurs électroniques. L’interaction de ce champ avec le flux magnétique des aimants du rotor génère un couple sur la jante et par liaison mécanique sur l’arbre du rotor. Le rotor est guidé en rotation par des paliers fixés sur la carcasse de la machine ou sur son bâti.
HAUT DE PAGE2.2 Rotor
Nous distinguons deux grands principes de structures :
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les structures où les aimants sont utilisés seuls et placés directement dans l’entrefer ;
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les structures où les aimants sont utilisés avec des pièces polaires magnétiques. Dans ce deuxième cas, on distingue les machines avec concentration de flux pour lesquelles la section de passage au niveau de l’entrefer est inférieure à la section utile des aimants.
2.2.1 Structure sans pièces polaires
Dans les machines sans pièces polaires, l’aimantation des aimants est radiale et perpendiculaire à l’entrefer. Dans cette structure particulièrement simple, les aimants sont directement placés dans l’entrefer à la surface de la jante magnétique (figure 4).
La tenue mécanique des aimants est généralement assurée par collage, ou par fixation vissée sur la jante magnétique. Entre deux aimants, des cales amagnétiques peuvent servir de guide de positionnement (figure 5). Une frette amagnétique conductrice (aluminium, acier inox, etc.) ou non conductrice...
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Machines à champ radial
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LALANNE (M.), FERRARIS (G.) - Dynamique des rotors en flexion - . B 5 110 (11/1996).
-
(2) - GOJON (R.) - Critères de choix d’un palier - . Présélection. B 5 300 (08/1996).
-
(3) - GOJON (R.) - Critères de choix d’un palier - . Validation. B 5 310 (01/1997).
-
(4) - FRÊNE (J.) - Butées et paliers hydrodynamiques - . B 5 320 (08/1995).
-
(5) - NICOLAS (D.) - Butées et paliers hydrostatiques - . B 5 325 (11/1995).
-
(6) - LIGIER (J.-L.) - Matériaux pour paliers lisses - . B 5 330 (11/1995).
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(7)...
ANNEXES
1.1 Normes françaises et européennes
NF EN 10106 Août 1996
Tôles magnétiques à grains non orientés laminées à froid et livrées à l’état fini
NF EN 60034-1 Décembre 2004
Machines électriques tournantes – Partie 1 : caractéristiques assignées et caractéristiques de fonctionnement
NF EN 60034-2 Décembre 2005 + NF EN 60034-2/A1-A2 Janvier 2006
Machines électriques tournantes – Partie 2 : méthodes pour la détermination des pertes et du rendement des machines électriques tournantes à partir d’essais (à l’exclusion des machines pour véhicules de traction)
NF EN 60034-3 Octobre 2005
Machines électriques tournantes – Partie 3 : règles spécifiques pour les machines synchrones à rotor cylindrique
NF EN 60034-4 Février 1996
Machines électriques tournantes – Partie 4 : méthodes pour la détermination à partir d’essais des grandeurs des machines synchrones
NF EN 60034-5 Septembre 2001
Machines électriques tournantes – Partie 5 : degrés...
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