Machines électriques non conventionnelles
Abderrezak Rezzoug
Mohammed El-Hadi Zaïm
hermes science
Lavoisier
Introduction15
Abderrezak Rezzoug, Mohammed El-Hadi Zaïm
Chapitre 1. Outils théoriques et matériaux pour les machines électriques19
Abderrezak Rezzoug, Mohammed El-Hadi Zaïm
1.1. Outils théoriques19
1.1.1. Electromagnétisme et machines tournantes19
1.1.2. Mécanique des machines tournantes26
1.1.3. Thermique des machines tournantes28
1.2. Les matériaux33
1.2.1. Isolants33
1.2.2. Conducteurs38
1.2.3. Matériaux magnétiques41
1.2.3.1. Matériaux doux41
1.2.3.2. Matériaux durs (aimants permanents)44
1.2.3.3. Poudres48
1.2.3.4. Amorphes-Verres métalliques48
1.3. Bibliographie50
Chapitre 2. Machines lentes à couplage dentaire53
Daniel Matt, Abdel Mounaïm Tounzi, Mohammed El-Hadi Zaïm
2.1. Introduction53
2.2. Positionnement du problème. Ebauche des limites de faisabilité55
2.2.1. Définition55
2.2.2. Performances massiques ou volumiques des machines électriques57
2.2.3. Influence de la fréquence de conversion électromécanique58
2.2.3.1. Couplage dentaire61
2.2.3.2. Couplage harmonique62
2.2.4. Densité d'effort électromagnétique64
2.2.5. Valeurs limites du couple massique70
2.2.6. Comparaison avec l'usage d'un moto-réducteur73
2.3. Machines à bobinage dentaire et à plots dentés75
2.3.1. MRV à bobinage dentaire75
2.3.2. MRV à plots dentés79
2.3.3. Machines à plots dentés excitées82
2.3.3.1. Machine à plots dentés excitée à double saillance82
2.3.3.2. Machine à plots dentés excitée et inversion de flux87
2.4. Machines à bobinage réparti et effet vernier91
2.4.1. Machine à réluctance variable91
2.4.1.1. MRV non excitée97
2.4.1.2. MRV excitée101
2.4.2. Machine vernier à aimants109
2.5. Bibliographie117
Chapitre 3. Machines électriques rapides123
Mohammed El-Hadi Zaïm, Hamid Ben Ahmed, Nicolas Bernard
3.1. Intérêt du fonctionnement à haute vitesse de rotation123
3.2. Critères et contraintes d'une machine haute vitesse127
3.2.1. Tenue mécanique127
3.2.2. Pertes magnétiques131
3.2.2.1. Tôles ferromagnétiques et poudres de fer131
3.2.2.2. Pertes magnétiques132
3.2.3. Pertes aérodynamiques138
3.2.4. Système de guidage140
3.2.5. Conséquences et performances limites143
3.3. Types de machines électriques146
3.3.1. Machine à induction146
3.3.2. Machines synchrones148
3.3.2.1. Machines à aimants permanents148
3.3.2.2. Machines synchrones à réluctance variable151
3.3.3. Machine à réluctance variable à double saillance (MRVDS)155
3.4. Exemples d'applications156
3.4.1. Usinage à grande vitesse (UGV)157
3.4.2. Pompage et compression à très grande vitesse162
3.4.3. Stockage électromécanique d'énergie164
3.5. Problématique d'optimisation des machines rapides173
3.5.1. Modélisation173
3.5.1.1. Puissance électromagnétique174
3.5.1.2. Pertes cuivre175
3.5.1.3. Pertes fer176
3.5.1.4. Pertes aérodynamiques177
3.5.1.5. Contrainte thermique178
3.5.2. Optimisation178
3.5.2.1. Formulation du problème178
3.5.2.2. Maximisation de la puissance électromagnétique181
3.5.2.3. Maximisation de la puissance volumique181
3.5.2.4. Optimisation avec pertes aérodynamiques186
3.5.3. Conclusion sur la maximisation de la puissance volumique187
3.6. Bibliographie188
Chapitre 4. Machines à supraconducteurs195
Abderrezak Rezzoug, Jean Lévêque, Bruno Douine
4.1. Introduction195
4.2. Les matériaux supraconducteurs en électrotechnique196
4.2.1. La supraconductivité196
4.2.2. Grandeurs critiques198
4.2.2.1. Température critique198
4.2.2.2. Champs magnétiques critiques198
4.2.2.3. Densité de courant critique202
4.3. Les matériaux supraconducteurs utilisés dans les machines électriques204
4.3.1. Les supraconducteurs BTC205
4.3.1.1. Structures des conducteurs BTC205
4.3.1.2. Exemples de conducteur BTC206
4.3.2. Les supraconducteurs HTC207
4.3.2.1. Structures des matériaux supraconducteurs HTC207
4.3.2.2. Grandeurs critiques209
4.3.2.3. Champ magnétique d'irréversibilité210
4.3.2.4. Champ magnétique transverse et parallèle211
4.3.2.5. Supraconducteurs HTC massifs211
4.3.2.6. Rubans et fils supraconducteurs, technologie PIT213
4.3.2.7. Films supraconducteurs215
4.4. Pertes en champ propre dans les supraconducteurs215
4.4.1. Origine des pertes et modèle de Bean215
4.4.2. Bilan des pertes216
4.5. Environnement cryogénique218
4.5.1. Propriétés mécaniques des matériaux à basse température219
4.5.2. Fluides cryogéniques221
4.5.3. Obtention du froid225
4.5.3.1. Cycle de Joule-Thomson225
4.5.3.2. Cycle de Brayton228
4.5.4. Cryostat232
4.5.5. Techniques de vide236
4.6. Machines à supraconducteurs236
4.6.1. Machine synchrone à inducteur supraconducteur238
4.6.1.1. Principe238
4.6.1.2. Exemples de réalisation240
4.6.2. Moteur homopolaire244
4.6.2.1. Principe d'une machine acyclique244
4.6.2.2. Exemples246
4.6.3. Moteur à écrans supraconducteurs247
4.6.4. Moteur à barrière de flux249
4.6.5. Moteur à hystérésis250
4.6.6. Moteur à aimants froids252
4.7. Bibliographie253
Index259