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1 • Comprendre et maîtriser les effets dynamiques de l’électricité
ce qui permet d’envisager des rames dite « automotrices à grande vitesse » (AGV)
au sein desquelles la motorisation n’est plus concentrée au niveau des motrices mais
répartie le long du train.
Une autre voie d’amélioration des convertisseurs électromécaniques repose sur
l’augmentation des vitesses de rotation, en vue notamment de gains substantiels en
termes de puissances spécifiques et d’encombrement. Soulignons que le développement des moteurs et générateurs à grande vitesse requiert cependant la levée d’un
certain nombre de verrous. D’un point de vue scientifique tout d’abord, la maîtrise
des puissances dissipées nécessite d’approfondir l’analyse des phénomènes thermoélectro-magnétiques qui déterminent le comportement des matériaux ferromagnétiques sollicités à haute fréquence. Au plan technologique, il s’agit de développer
et mettre en oeuvre de nouveaux matériaux (tels que les matériaux « composites »)
au sein de structures de conversion satisfaisant conjointement à différents types de
contraintes et de critères, de nature mécanique, électromagnétique, thermique, etc.
S’agissant des aspects méthodologiques liés à la définition et au dimensionnement
rationnels des structures envisagées, le problème se formule à l’évidence en termes
d’optimisation.
Au-delà de la course aux performances qui concerne pour une grande part l’amélioration de structures et de concepts préexistants, l’émergence de nouveaux besoins
et de nouvelles fonctionnalités constitue dans le même temps une puissante motivation pour l’innovation technologique.
Parmi les nombreux secteurs concernés, le domaine des transports apparaît comme
relativement porteur pour les nouvelles technologies de l’électrodynamique. Dans le
domaine des transports terrestres guidés par exemple, le franchissement des limites
imposées par le contact « roue-rail » en termes de vitesse et d’accélération passe
par la mise au point de systèmes électromagnétiques combinant les fonctions de propulsion, de sustentation et de guidage du véhicule. Tel est le cas du prototype de
train « MAGLEV Transrapid » à aimants supraconducteurs, capable d’une vitesse
maximale de 550 km.h
−1 (record de 1999) et d’une accélération plus de trois fois
supérieure à celle d’un TGV.
Le secteur médical constitue également un champ d’investigation particulièrement
prometteur. L’innovation est susceptible de s’y exercer à différentes échelles. La mise
au point de microactionneurs permet tout d’abord d’envisager l’implantation de microsystèmes autonomes dans le corps humain capables, par exemple, de libérer une
substance active lorsque l’état du patient le réclame. En matière de microchirurgie
robotisée, les besoins se définissent en termes d’actionneurs à plusieurs degrés de
liberté , pour contrôler avec précision des mouvements de plus en plus complexes
à l’aide d’une chaîne cinématique la plus compacte possible. Il s’agit également de
disposer d’interfaces haptiques à retour d’effort permettant au praticien de ressentir
les conséquences de son geste via l’organe de commande qu’il manipule. Un thème
majeur concerne par ailleurs le développement de prothèses ou d’orthèses électriquement activées. Dans le domaine particulier de l’assistance circulatoire, un des
1 • Comprendre et maîtriser les effets dynamiques de l’électricité
ce qui permet d’envisager des rames dite « automotrices à grande vitesse » (AGV)
au sein desquelles la motorisation n’est plus concentrée au niveau des motrices mais
répartie le long du train.
Une autre voie d’amélioration des convertisseurs électromécaniques repose sur
l’augmentation des vitesses de rotation, en vue notamment de gains substantiels en
termes de puissances spécifiques et d’encombrement. Soulignons que le développement des moteurs et générateurs à grande vitesse requiert cependant la levée d’un
certain nombre de verrous. D’un point de vue scientifique tout d’abord, la maîtrise
des puissances dissipées nécessite d’approfondir l’analyse des phénomènes thermoélectro-magnétiques qui déterminent le comportement des matériaux ferromagnétiques sollicités à haute fréquence. Au plan technologique, il s’agit de développer
et mettre en oeuvre de nouveaux matériaux (tels que les matériaux « composites »)
au sein de structures de conversion satisfaisant conjointement à différents types de
contraintes et de critères, de nature mécanique, électromagnétique, thermique, etc.
S’agissant des aspects méthodologiques liés à la définition et au dimensionnement
rationnels des structures envisagées, le problème se formule à l’évidence en termes
d’optimisation.
Au-delà de la course aux performances qui concerne pour une grande part l’amélioration de structures et de concepts préexistants, l’émergence de nouveaux besoins
et de nouvelles fonctionnalités constitue dans le même temps une puissante motivation pour l’innovation technologique.
Parmi les nombreux secteurs concernés, le domaine des transports apparaît comme
relativement porteur pour les nouvelles technologies de l’électrodynamique. Dans le
domaine des transports terrestres guidés par exemple, le franchissement des limites
imposées par le contact « roue-rail » en termes de vitesse et d’accélération passe
par la mise au point de systèmes électromagnétiques combinant les fonctions de propulsion, de sustentation et de guidage du véhicule. Tel est le cas du prototype de
train « MAGLEV Transrapid » à aimants supraconducteurs, capable d’une vitesse
maximale de 550 km.h
−1 (record de 1999) et d’une accélération plus de trois fois
supérieure à celle d’un TGV.
Le secteur médical constitue également un champ d’investigation particulièrement
prometteur. L’innovation est susceptible de s’y exercer à différentes échelles. La mise
au point de microactionneurs permet tout d’abord d’envisager l’implantation de microsystèmes autonomes dans le corps humain capables, par exemple, de libérer une
substance active lorsque l’état du patient le réclame. En matière de microchirurgie
robotisée, les besoins se définissent en termes d’actionneurs à plusieurs degrés de
liberté , pour contrôler avec précision des mouvements de plus en plus complexes
à l’aide d’une chaîne cinématique la plus compacte possible. Il s’agit également de
disposer d’interfaces haptiques à retour d’effort permettant au praticien de ressentir
les conséquences de son geste via l’organe de commande qu’il manipule. Un thème
majeur concerne par ailleurs le développement de prothèses ou d’orthèses électriquement activées. Dans le domaine particulier de l’assistance circulatoire, un des