Modélisation électromagnétique des actionneurs électriques linéaires.

Abstract

Cette thèse représente une contribution à la modélisation analytique des phénomènes électromagnétiques en 2D en régime harmonique des problèmes axisymétriques. Il est appliqué sur deux structures, l'une est un tube cylindrique creux enroulé par deux bobines cylindriques, et l'autre est un lanceur tubulaire linéaire à induction LTLI. Son application vise à calculer le champ magnétique, la distribution de la densité des courants induits, les inductances propres et mutuelles, ainsi que la force de poussée dans ces systèmes. Dans les deux configurations proposées, tant pour l'inducteur que pour l'induit, la longueur dans la direction axiale est finie. Cette approche vise à prendre en compte les effets d'extrémité longitudinale. La modélisation électromagnétique proposée est basé sur la combinaison de la méthode TREEM (Truncated Region Eigen-function Expansion Method) avec la technique de séparation des variables pour résoudre les équations de Maxwell en termes de potentiel vectoriel magnétique, afin de prendre en compte la longueur finie dans la direction axiale de l’inducteur et de l’induit en même temps. De plus, le modèle analytique développé résoud également l'équation trigonométrique non linéaire pour calculer les valeurs propres complexes requises. Le modèle analytique développé a été validé en utilisant la méthode des éléments finis MEF avec le logiciel COMSOL Multiphysique. Pour valider les résultats de calcul développé, un prototype expérimental du LTLI a été conçu et réalisé. Les résultats expérimentaux obtenus ont été discutés et comparés à ceux obtenus à l'aide du modèle analytique et de la méthode des éléments finis. Une bonne concordance entre les résultats expérimentaux et ceux des modèles numériques a été observée, ce qui confirme la validité du modèle analytique développé. Une étude expérimentale du fonctionnement en régime transitoire du LTLI a été présentée.