Conception et réalisation d'une machine supraconductrice à flux axial

Abstract

L'utilisation de supraconducteurs dans les machines électriques a pour effet d'augmenter le champ magnétique dans l'entrefer des machines électriques et donc de réduire le volume de la machine électrique. Ces matériaux supraconducteurs nécessitent des températures de fonctionnement très basses qui nécessitent des dispositifs cryogéniques tels que des cryostats. Différentes topologies de machines synchrones utilisant des matériaux supraconducteurs ont été réalisées. Dans ce travail, deux nouvelles topologies d'un inducteur d'une machine à flux axial synchrone basée sur la méthode de concentration de flux sont présentée. Le premier inducteur supraconducteur est composé dune grande bobine supraconductrice alimenté en courant continu pour créer une distribution d'un champ magnétique variable dans l'entrefer et deux écrans supraconductrices le tous collées dans un disque amagnétique. Le deuxième inducteur supraconducteur est composé de six bobines supraconductrices connectées en série alimenté en courant continu pour créer une distribution d'un champ magnétique variable dans l'entrefer et deux écrans supraconductrices le tous collées dans un disque amagnétique. La présence de deux écrans HTC supraconducteurs qui, par leur propriété d'écrantage du champ magnétique, modulent et canalisent les lignes de champs magnétique produites par les bobines supraconductrices. Ainsi, on peut générer une variation spatiale périodique du champ magnétique dans l'entrefer. En effet, chaque écran supraconducteur HTC placée sur le disque non magnétique refroidi à l'azote liquide constitue une barrière de champ contre le passage des lignes de champ magnétique créées par les bobines supraconductrices. Une modélisation électromagnétique 3D utilisant des résolutions par éléments finis est développée pour démontrer la pertinence d'utiliser les propriétés de blindage magnétique d'écrans supraconducteur. Dans cette modélisation, il est nécessaire d'utiliser un modèle de type diamagnétique dans les écrans supraconducteur. Afin de vérifier son bon fonctionnement (donc les propriétés de blindage du SC bulk), les deux inducteurs sont testé seul sans induit. Les deux inducteurs que nous avons produits sont constitués de bobines de cuivre. Ils sont refroidi avec de l'azote liquide à 77K, Les résultats des calculs théoriques sont validés en les comparant aux résultats de mesure de nos inducteurs supraconducteurs.