5.3 Structures opérationnelles
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également sinusoïdale. En effet, on montre aisément que l’intégration des forces statiques (sous alimentation continue) produites dans le bobinage, à l’aide d’un champ
dont la composante B y varie sinusoïdalement avec x, engendre un effort statique
par phase qui évolue avec la position du rotor selon une loi également sinusoïdale
(courbes F xm (x RS )). Dans ces conditions, la somme des contributions propres aux
trois enroulements, pondérée par les courants sinusoïdaux i m (x RS ), produira un effort résultant constant ( f x = i m · F xm ).
L’alimentation du même stator par des courants alternatifs en créneaux (de largeur
équivalente à 2/3 de l’alternance) engendre 6 configurations distinctes de champ
dans l’entrefer (cf. tableau 5.3 (b)). Pendant les séquences correspondantes (la durée
des commutations est négligée), des courants d’intensité égale et de sens opposés
parcourent deux des trois enroulements du stator, le courant étant nul dans la bobine
restante. L’obtention d’un effort global constant au cours du mouvement suppose
donc que l’action cumulée des 2 phases actives durant chaque séquence (pendant
laquelle les courants ne varient pas) produise un effort indépendant de la position de
l’armature mobile. Comme le montre le tableau 5.3 (b), cette condition est satisfaite si
l’effort statique présente une zone à effort constant durant chacune de ses alternances.
Ceci suppose alors que le champ soit réparti le long de l’entrefer suivant une loi
rectangulaire.
En conclusion, bien que très sommaire, cette étude montre l’intérêt d’une adéquation entre les formes d’onde externes liées aux conditions d’alimentation de la
structure et les formes d’onde internes caractéristiques du champ produit par ses armatures. Ces grandeurs internes dépendent directement de la géométrie des armatures
et des propriétés électromagnétiques des matériaux qui les constituent. Aussi, l’exploitation rationnelle du convertisseur impose une prise en compte conjointe des aspects structurels et fonctionnels
(1) . Les fluctuations des actions mécaniques produites
par la machine sont ainsi minimisées, de même que les fluctuations de la puissance
convertie à vitesse constante.
5.3 STRUCTURES OPÉRATIONNELLES
5.3.1 Classification des principaux concepts
Au cours des paragraphes précédents, les modalités pratiques liées à l’interaction
de sources électromagnétiques en mouvement relatif ont été examinées d’un point de
vue fonctionnel et structurel. Afin d’identifier l’ensemble des principes de conversion
qui en découle, il s’agit de considérer les différentes possibilités quant à la nature
des sources mises en jeu. À cette fin, l’analyse proposée s’appuie logiquement sur
(1) On pourra aisément se rendre compte, sur l’exemple considéré, des fortes ondulations de force que provoque l’alimentation d’une structure à champ sinusoïdal par des courants en créneaux.
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également sinusoïdale. En effet, on montre aisément que l’intégration des forces statiques (sous alimentation continue) produites dans le bobinage, à l’aide d’un champ
dont la composante B y varie sinusoïdalement avec x, engendre un effort statique
par phase qui évolue avec la position du rotor selon une loi également sinusoïdale
(courbes F xm (x RS )). Dans ces conditions, la somme des contributions propres aux
trois enroulements, pondérée par les courants sinusoïdaux i m (x RS ), produira un effort résultant constant ( f x = i m · F xm ).
L’alimentation du même stator par des courants alternatifs en créneaux (de largeur
équivalente à 2/3 de l’alternance) engendre 6 configurations distinctes de champ
dans l’entrefer (cf. tableau 5.3 (b)). Pendant les séquences correspondantes (la durée
des commutations est négligée), des courants d’intensité égale et de sens opposés
parcourent deux des trois enroulements du stator, le courant étant nul dans la bobine
restante. L’obtention d’un effort global constant au cours du mouvement suppose
donc que l’action cumulée des 2 phases actives durant chaque séquence (pendant
laquelle les courants ne varient pas) produise un effort indépendant de la position de
l’armature mobile. Comme le montre le tableau 5.3 (b), cette condition est satisfaite si
l’effort statique présente une zone à effort constant durant chacune de ses alternances.
Ceci suppose alors que le champ soit réparti le long de l’entrefer suivant une loi
rectangulaire.
En conclusion, bien que très sommaire, cette étude montre l’intérêt d’une adéquation entre les formes d’onde externes liées aux conditions d’alimentation de la
structure et les formes d’onde internes caractéristiques du champ produit par ses armatures. Ces grandeurs internes dépendent directement de la géométrie des armatures
et des propriétés électromagnétiques des matériaux qui les constituent. Aussi, l’exploitation rationnelle du convertisseur impose une prise en compte conjointe des aspects structurels et fonctionnels
(1) . Les fluctuations des actions mécaniques produites
par la machine sont ainsi minimisées, de même que les fluctuations de la puissance
convertie à vitesse constante.
5.3 STRUCTURES OPÉRATIONNELLES
5.3.1 Classification des principaux concepts
Au cours des paragraphes précédents, les modalités pratiques liées à l’interaction
de sources électromagnétiques en mouvement relatif ont été examinées d’un point de
vue fonctionnel et structurel. Afin d’identifier l’ensemble des principes de conversion
qui en découle, il s’agit de considérer les différentes possibilités quant à la nature
des sources mises en jeu. À cette fin, l’analyse proposée s’appuie logiquement sur
(1) On pourra aisément se rendre compte, sur l’exemple considéré, des fortes ondulations de force que provoque l’alimentation d’une structure à champ sinusoïdal par des courants en créneaux.