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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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3. Machines à champ axial
3.1 Architecture
La machine est constituée d’un rotor en forme de disque tournant en vis-à-vis du stator également en forme de disque. Le champ magnétique généré par les aimants permanents existe dès lors que la distance entre le rotor et le stator est suffisamment faible. Il crée un effort d’attraction important entre le rotor et le stator dont la valeur par unité de surface est approximativement :
avec :
- F (N/m 2) :
- effort d’attraction
- B(T) :
- induction magnétique dans l’entrefer (entre le rotor et le stator)
- µ0 :
- perméabilité magnétique de l’air (4 π 10 –7).
Pour une induction de 0,8 T (valeur classique), cet effort est donc égal à 25 000 daN/m 2, ce qui est considérable.
Pour cette raison, il est préférable de placer le stator entre deux rotors, de telle sorte que l’effort résultant d’attraction magnétique sur le stator ne soit pas trop important (figure 16).
Le rotor, ainsi que les paliers, devront donc être conçus de façon à supporter ces efforts.
HAUT DE PAGE3.2 Stator
3.2.1 Partie magnétique statorique
Elle est constituée d’une tôle magnétique à faibles pertes enroulée sur elle-même. Une attention particulière doit être apportée concernant l’isolation électrique entre les différentes couches ainsi constituées, par exemple avec l’utilisation de tôles isolées préimprégnées....
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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).
-
(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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