Academic literature on the topic 'Moteur à entrefer conique'

Cette thèse se concentre sur la conception de moteurs à aimants permanents à haute vitesse et faible puissance, spécifiquement destinés à l'entraînement d'un compresseur contrarotatif. L'objectif principal est de garantir une intégration directe et compacte du moteur, tant en termes de longueur que de volume, dans les roues du compresseur. Pour répondre à ces exigences, plusieurs topologies de moteurs à flux axial, à flux radial, ainsi qu'une structure novatrice à entrefer conique, ont été modélisées et évaluées. Ces évaluations incluent une analyse approfondie des performances électromagnétiques et thermiques, visant à maximiser le rendement des moteurs à haute vitesse. Une attention particulière a été portée à l'étude des pertes électromagnétiques, qui deviennent significatives à ces vitesses élevées, pour chacune des topologies considérées. En parallèle, des analyses mécaniques détaillées ont été réalisées sur des rotors discoïdes, peu documentés dans la littérature, ainsi que sur des rotors cylindriques, afin de caractériser leur comportement mécanique à une vitesse de rotation de 90 000 tr/min. Les contraintes liées à la fabrication ont orienté le choix final vers une topologie à flux radial, dont le prototypage est actuellement en cours
This thesis focuses on the design of high-speed, low-power permanent magnet motors specifically intended for driving a counter-rotating compressor. The primary objective is to ensure direct and compact integration of the motor, both in terms of length and volume, within the compressor wheels. To meet these requirements, several motor topologies—axial flux, radial 268 flux, and an innovative conical airgap structure—were modeled and evaluated. These evaluations included an in-depth analysis of electromagnetic and thermal performance, aimed at maximizing motor efficiency at high speeds. Particular attention was given to the study of electromagnetic losses, which become significant at these high speeds, for each of the considered topologies. In parallel, detailed mechanical analyses were conducted on disc-shaped rotors, which are sparsely documented in the literature, as well as on cylindrical rotors, to characterize their mechanical behavior at a rotational speed of 90,000 rpm. Manufacturing constraints ultimately led to the selection of the radial flux topology, which is currently under prototyping

Une approche numerique permettant de caracteriser les echanges convectifs dans un entrefer encoche de moteur electrique ferme est proposee en vue d'ameliorer son refroidissemet. Un espace annulaire lisse est considere en premiere approximation afin de nous permettre de valider le code de calcul phoenics. Trois entrefers de largeurs differentes sont modelises et le resultat essentiel obtenu consiste en la tres faible dependance du transfert de chaleur a l'egard du nombre de cellules et donc de la longueur de l'entrefer. L'influence des encoches presentes dans les moteurs electriques sur le niveau du transfert convectif dans l'entrefer est evaluee ensuite au moyen d'un modele 3d. L'interaction de l'ecoulement de couette-taylor dans l'espace annulaire avec l'ecoulement de recirculation dans les cavites est mise en evidence avec notamment son impact sur le transfert. La comparaison des resultats de nos simulations, en particulier avec ceux de l'exploitation d'une maquette developpee au laboratoire d'etudes thermiques de poitiers nous a permis de valider notre approche numerique et d'en situer les limites. Une etude parametrique a montre que pour le cas des geometries traitees ici, les rainures sont systematiquement defavorables au transfert, si le regime de fonctionnement est tel que le nombre de taylor reste inferieur a sa valeur critique ta#c. Le transfert est par contre ameliore par la presence de ces rainures en regime supercritique. Il semble enfin exister une ouverture optimale de rainure pour tous les cas traites

Ce travail est axe autour de l'etude de l'ecoulement et des transferts de chaleur dans un espace annulaire lisse ou encoche, de type entrefer de moteur electrique a grande vitesse de rotation. Il est surtout base sur des simulations numeriques comparees a quelques resultats experimentaux lorsque l'entrefer est encoche. L'ecoulement peut etre du a la seule rotation du cylindre interne, au debit axial ou a la combinaison des deux. Une analyse bibliographique a d'abord montre de tres fortes carences lorsque l'espace annulaire est encoche et des contradictions lorsqu'il est lisse. Cette etude est scindee en plusieurs etapes de complexite croissante, visant a s'assurer de la qualite des resultats obtenus, et a servir de references les unes par rapport aux autres. La premiere concerne un ecoulement uniquement du a la rotation dans un espace annulaire lisse. Un lien tres etroit entre les comportements dynamiques et thermiques de l'ecoulement lorsque la vitesse de rotation augmente a pu etre mis en evidence. Lorsqu'un debit axial est superpose, les effets de la rotation sont sous-estimes par rapport aux resultats bibliographiques disponibles. L'ecoulement combine dans l'entrefer encoche est comparable a celui mesure alors que le niveau moyen des transferts thermiques ne l'est pas. Les ecarts locaux ou globaux observes semblent imputables aux hypotheses utilisees pour les simulations. L'etude parametrique suivante a montre que les caracteristiques de l'ecoulement et des transferts thermiques sont facilement correlables, soit a la composition des vitesses, soit a leur rapport. Quant a la presence des encoches, selon la caracteristique de l'ecoulement ou des transferts convectifs concernee, il semble qu'elle puisse ou non avoir un impact positif sur le comportement de l'entrefer. Ces tendances demandent toutefois a etre qualifiees par des simulations et des essais experimentaux supplementaires

L'apparition dans les années 80 de semi-conducteurs fonctionnant aux fréquents industrielles avec de très faibles pertes a relancé l'étude des machines supraconductrices. L'association d'un induit supraconducteur statique avec un inducteur à aimants permanents conduit à des moteurs couples robustes. Ces structures hybrides très compactes et légères sont destinées aux systèmes embarqués qui nécessitent de forts couples massiques. Les essais menés sur une maquette de petite puissance ont validé le concept et les calculs théoriques. Pour tirer des conclusions sur cette structure hybride originale il convenait de concevoir, construire et tester une machine de taille significative. L'objet de cette thèse est l'étude de définition de ce démonstrateur de 150 kW à 400 tr/min. En vue de la construction, une étude des matériaux utilisés a été menée, notamment sur les composites en fibres de verre. Les contraintes thermiques expliquent la structure, dite air, des moteurs hybrides. Après une réflexion sur la réalisation de l'induit et l'inducteur, la machine a été calculée à partir d'un programme d'optimisation pour maximiser le rendement rapport au couple massique. Le démonstrateur présente de bonnes caractéristiques, principalement limitées par la cryogénie. De nombreuses simulations numériques avec le programme d'éléments finis flux ont permis de mieux apprécier les caractéristiques de la machine. Enfin, l'extrapolation à de plus forts couples donne une idée du seuil de compétitivité de ces moteurs hybrides et gains possibles en termes de poids, encombrement et rendement. Une comparaison avec une solution classique a été menée pour la chaîne de traction du T. G. V.

Les travaux présentés dans cette thèse peuvent être divisés en deux parties. Dans une première partie, nous avons étudié le processus de photoisomérisation dans plusieurs systèmes. Une analyse de structure électronique accompagnée d’un calcul préliminaire de dynamique semi-classique ont été appliqué à un modèle minimal du rétinal afin d’extraire les degrés de libertés les plus importants lors de l’isomérisation. Cela dans le but de construire des surfaces d’énergie potentielle diabatiques pour effectuer une étude de dynamique quantique. Une approche de type dynamique semi-classique a été appliquée à un modèle de moteur moléculaire dans le but d’étudier l’origine de l’uni-directionalité de sa rotation. Finalement, une étude de structure électronique d’un complexe de Rhénium contenant un ligand de type rétinal a été effectué pour étudier l’influence du métal sur la spectroscopie du ligand rétinal. Dans une deuxième partie nous nous sommes intéressés à l’étude des croisements intersystème dans un complexe de Rhénium. Afin de pouvoir apporter une explication à un comportement contrintuitif de ce complexe, nous avons développé un Hamiltonien modèle capable de tenir compte des couplages vibroniques interétats et spin-orbit. Cet Hamiltonien a été testé sur ce-dit système, et nous a permis, grâce à une étude de structure électronique de proposer un mécanisme de relaxation différent de celui proposé expérimentalement
This thesis can be divided in two parts.In the first one, we have studied the photoisomerization process in several systems. An electronic structure analysis mixed with a preliminary semi-classical dynamics investigation has been applied to a minimal model of the retinal chromophore in order to select the most important degrees of freedom involved in the process. The goal of this is to build diabatic potential energy surfaces in order to conduct quantum dynamics simulations. A semi-classical approach has also been applied to a molecular motor model to study the origin of the unidirectionality of its rotary motion. Finally, an electronic structure of a rhenium complex with a retinal-like ligand has been performed to study the effect of the coordination to a metallic atom on the spectroscopy of the retinal ligand. In the second part, we have investigated the intersystem crossings in a rhenium complex. In order to bring an explanation to an experimentally observed conterintuitive behavior of this complex, we have developed a model Hamiltonian that includes both interstate vibronic coupling and spin-orbit coupling. This Hamiltonian has been tested on the said complex and, in complement to an electronic structure study, allowed us to formulate a decay mechanism different from the one proposed based on experiments