Résumé - Ixarm
publicité
Application des supraconducteurs dans l’étude de nouvelles structures d’inducteur Noms et coordonnées des porteurs de projet Doctorant : Co-directeur : Directeur de thèse : Laboratoire : Financement : MALÉ Gaël LUBIN Thierry LÉVÊQUE Jean GREEN – UHP, Faculté des Sciences et Technologies - BP 70239 54506 Vandoeuvre lès Nancy CEDEX Bourse de la Délégation Générale de l’Armement Sujet de la recherche Dans un moteur conventionnel, l’amplitude de l’induction dans l’entrefer est de l’ordre de 0,8 Tesla. Or, les matériaux supraconducteurs permettent d’atteindre des niveaux d’induction magnétique que nous ne pourrions envisager avec les matériaux classiques et ainsi obtenir une augmentation de la puissance et du couple massique. Un moteur électrique fonctionne sur le principe de l’interaction de deux champs magnétiques. On a alors la possibilité d’augmenter le couple d’une machine, soit en agissant sur le champ tangentiel Ht (produit par l’induit) soit en augmentant l’induction normale Bn (produite par l’inducteur) ou bien les deux. La structure proposée sur la Figure 1 représente un inducteur supraconducteur. Il est susceptible de créer un champ radial plus important que dans les machines de technologie classique. Cet inducteur comprend : - Deux solénoïdes alimentés par des courants opposés qui créent une induction magnétique importante, - Des pastilles supraconductrices qui, par leur propriété d’écrantage du champ magnétique, modulent les lignes de champ afin de créer une induction d’entrefer alternative comme dans une machine à inducteur conventionnel (à aimants ou bobiné). Pastilles HTc Champ Magnétique Courant (-I) Courant (+I) Solénoïdes Supraconducteurs Figure 1. Représentation de l’inducteur Cette structure permet d’atteindre des inductions d’entrefer d’environ 2T et par conséquent d’augmenter le couple dans les mêmes proportions. Des travaux menés au sein du Laboratoire GREEN-UHP à Nancy ont montré la faisabilité d’un tel inducteur et un moteur synchrone utilisant la même structure d’inducteur a été construit et testé avec succès. Cependant, un des verrous technologiques à lever est la possibilité de réaliser des écrans supraconducteurs de grande taille pour un inducteur de moteur de forte puissance. Résumé des travaux et principaux résultats obtenus - Dimensionnement et calculs basés sur un modèle simplifié. La topologie 3D de la structure considérée exige un modèle de calcul tridimensionnel. Une simplification 2D a été envisagée et un modèle simplifié a été établi afin de prédéterminer les variations de l’induction dans l’entrefer. La comparaison des résultats de ce modèle avec ceux issus d’un calcul 3D par éléments finis valide le modèle avec l’avantage d’avoir des temps de calculs réduits. - Étude d’écran supraconducteur massif de grande taille. Deux types d’écran existent, soit des dépôts en couches minces soit des matériaux massifs. Or les tailles maximales d’écran supraconducteur massif sont inférieures à 10x10 cm² pour l’YBCO. Ceci est insuffisant pour la topologie de machine étudiée. La juxtaposition de plusieurs pastilles pour constituer un damier « multicouches » permet d’atteindre des tailles d’écrans importantes. Perspectives envisagées Les tests menés dans l’azote liquide (77K) doivent être complétés par des essais à températures moins élevées. En effet, les matériaux supraconducteurs présentent de meilleures propriétés lorsque la température de fonctionnement diminue. L’utilisation d’un « cryocooler » permettrait de réaliser de tels essais. Le calcul 3D de l’inducteur en tenant compte de la loi de comportement réelle des matériaux supraconducteurs est un objectif à atteindre. Une formulation utilisant le champ magnétique comme variable d’état devrait permettre de faire ce calcul.
