5.3 Structures opérationnelles
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élémentaires à partir desquels la conversion d’énergie s’opère. Si ces concepts sont
avantageusement combinés dans la plupart des convertisseurs opérationnels, leur
caractérisation intrinsèque permettra de déduire d’une théorie unique et générique
les propriétés essentielles des machines et actionneurs à effets électromagnétiques.
Les bases d’une telle théorie sont exposées au chapitre 6.
Tableau 5.4 Principales classes de convertisseurs à effets électromagnétiques
Nature
et caractère
« Aimantation »
« Courant »
du moment
Convertisseurs à aimantation permanente
Convertisseurs à double alimentation
« Produit »
- machine « synchrone » à inducteur
à aimants permanents (rotor) ;
- machine « à courant continu »
à inducteur à aimants permanents
(stator).
- machine « synchrone »
à inducteur bobiné (rotor) ;
- machine « à courant continu »
à inducteur bobiné (stator) ;
- machine « à double alimentation ».
Convertisseurs à aimantation induite
Convertisseurs à courants induits
« Induit »
- machine « à réluctance variable » ;
- machine « à hystérésis ».
- machine « asynchrone »
ou « à induction ».
Enfin, de même qu’une onde progressive résulte de la composition de deux ondes
stationnaires (cf. § 5.2.1), un champ pulsant (onde stationnaire) peut être décomposé
en deux champs tournant ou glissant (onde progressive) à la même vitesse mais dans
des sens contraires. Le remplacement de l’armature polyphasée statorique par un enroulement monophasé conduit ainsi à une simplification largement exploitée dans le
domaine des machines de petites puissances (de quelques fractions de W à quelques
kW). Moyennant des dispositions souvent astucieuses permettant de privilégier une
des deux composantes du champ (bobines auxiliaires de démarrage), les principes en
vigueur dans le domaine des machines polyphasées seront globalement transposables
au cas des structures à alimentation monophasée.
Les quatre principales classes de machines électromagnétiques sont ainsi brièvement illustrées dans leurs formes les plus classiques au cours des paragraphes suivants. L’étude des propriétés électromécaniques de ces structures, à partir d’une modélisation par calcul analytique du champ, fait l’objet de la théorie développée au
chapitre 6.
5.3.2 Machines à aimantation permanente
La machine tournante à aimantation permanente exploite certainement le principe
de conversion le plus intuitif. Celui-ci repose directement sur l’exploitation des actions élémentaires subies par un aimant permanent plongé dans un champ magnétique
extérieur tournant. Dans le cas d’une structure à p paires de pôles
l p = 2p/ p
,
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élémentaires à partir desquels la conversion d’énergie s’opère. Si ces concepts sont
avantageusement combinés dans la plupart des convertisseurs opérationnels, leur
caractérisation intrinsèque permettra de déduire d’une théorie unique et générique
les propriétés essentielles des machines et actionneurs à effets électromagnétiques.
Les bases d’une telle théorie sont exposées au chapitre 6.
Tableau 5.4 Principales classes de convertisseurs à effets électromagnétiques
Nature
et caractère
« Aimantation »
« Courant »
du moment
Convertisseurs à aimantation permanente
Convertisseurs à double alimentation
« Produit »
- machine « synchrone » à inducteur
à aimants permanents (rotor) ;
- machine « à courant continu »
à inducteur à aimants permanents
(stator).
- machine « synchrone »
à inducteur bobiné (rotor) ;
- machine « à courant continu »
à inducteur bobiné (stator) ;
- machine « à double alimentation ».
Convertisseurs à aimantation induite
Convertisseurs à courants induits
« Induit »
- machine « à réluctance variable » ;
- machine « à hystérésis ».
- machine « asynchrone »
ou « à induction ».
Enfin, de même qu’une onde progressive résulte de la composition de deux ondes
stationnaires (cf. § 5.2.1), un champ pulsant (onde stationnaire) peut être décomposé
en deux champs tournant ou glissant (onde progressive) à la même vitesse mais dans
des sens contraires. Le remplacement de l’armature polyphasée statorique par un enroulement monophasé conduit ainsi à une simplification largement exploitée dans le
domaine des machines de petites puissances (de quelques fractions de W à quelques
kW). Moyennant des dispositions souvent astucieuses permettant de privilégier une
des deux composantes du champ (bobines auxiliaires de démarrage), les principes en
vigueur dans le domaine des machines polyphasées seront globalement transposables
au cas des structures à alimentation monophasée.
Les quatre principales classes de machines électromagnétiques sont ainsi brièvement illustrées dans leurs formes les plus classiques au cours des paragraphes suivants. L’étude des propriétés électromécaniques de ces structures, à partir d’une modélisation par calcul analytique du champ, fait l’objet de la théorie développée au
chapitre 6.
5.3.2 Machines à aimantation permanente
La machine tournante à aimantation permanente exploite certainement le principe
de conversion le plus intuitif. Celui-ci repose directement sur l’exploitation des actions élémentaires subies par un aimant permanent plongé dans un champ magnétique
extérieur tournant. Dans le cas d’une structure à p paires de pôles
l p = 2p/ p
,