Actionneurs à collecteur à aimants permanents (partie 1)

1. Présentation générale

1.1 Définition

1.2 Fonctionnement et systématisation des machines à aimants

1.3 Rappel des caractéristiques des aimants permanents

2. Machine (actionneur) à collecteur mécanique : fonctionnement

2.1 Principe de construction

2.2 Fonctionnement

2.3 Régime établi

2.4 Fonctionnement transitoire

2.5 Paramètres spécifiques des machines à aimants

Pour en savoir plus

Depuis son industrialisation massive vers 1890, la machine électrique est passée par trois stades de développement. À ses débuts, il s’agissait d’un convertisseur d’énergie électrique en énergie mécanique et inversement, caractérisé par un fonctionnement à une vitesse quasi constante. Très rapidement (vers les années 1920), on a commencé à exploiter la capacité de la machine à faire varier la vitesse et à fonctionner dans les conditions et les atmosphères les plus diverses. Les asservissements industriels, de plus en plus lourds, sont à l’origine d’une troisième classe de machines, que l’on a appelées tout d’abord éléments électromécaniques d’exécution, puis actionneurs.

En principe, chaque machine électrique constitue un actionneur, c’est-à-dire un dispositif qui répond par une action (mécanique ou électrique) à une sollicitation (électrique ou mécanique).

Néanmoins, nous désignerons, par la suite, par le mot actionneur une machine électrique asservie à une consigne ; pour cette machine, la propriété de convertir un signal et de produire une force, exactement à l’endroit où l’on en a besoin et sous la forme que l’on désire, prime celle du rendement énergétique.

La machine électrique à aimants dérive du tout premier convertisseur électromécanique de Gramme où l’excitation fixe a été remplacée, presque sans changement technologique, par un aimant permanent. L’industrialisation des machines à aimants date de 1932, avec la découverte, deux ans auparavant, du premier aimant naturel fiable : l’alnico (Ticonal) ; il s’agissait, pour la plupart, de petites génératrices tachymétriques et de moteurs de très faible puissance (micromoteurs). La mise au point d’aimants de plus en plus performants, à base de ferrites (années 1940 à 1950), de samarium-cobalt (années 1960 à 1970) et plus récemment de fer – néodyme – bore, a conduit à un développement de plus en plus important des machines à excitation naturelle.

Pour des raisons évidentes de simplicité et de quasi-indépendance du champ total en fonction de la charge, la plupart des machines à aimants se classent dans la catégorie des actionneurs.

Cette première partie présente les fondements théoriques des actionneurs. Dans une seconde partie [D 3 696v2], les aspects appliqués sont développés.