Rpublique AlgrienneDmocratiqueetPopulaireMinistre de lEnseignementSuprieuret de la Recherche ScientifiqueUniversit deBatnaFacult desSciencesdelIngnieurTHESEPrpare auDpartement dElectrotechniqueLaboratoire dElectrotechnique de Batna(L.E.B)Prsente parHEDJAZI DjemaiPour obtenir le titre deDocteur dEtatSpcialit : Gnie ElectriqueContribution Lamlioration des Performances dun MoteurLinaireSoutenuele 02/05/2007Devant le Jury compos de :Prof. CHAHDI Mohamed Universit de Batna PrsidentProf. BOUGUECHAL Nour-Eddine Universit de Batna RapporteurDr. BENDAAS Lokmane Universit de Batna ExaminateurDr. SAAD Salah Universit de Annaba ExaminateurDr. TAIBI Soufiane Universit de Batna ExaminateurAnne 2007/2008A mes parents,A ma femme et mes trois enfants.RsumCettethsetraiteltudedesmoteurslinairestubulairesmonophassinductionnoyaumobile ainsi que les phnomnes accompagnant leur fonctionnement.La prsence dun condensateur dans ce circuit lectrique peut changer le comportement de cedernier qui dpend de la tension dalimentation et de la frquence.Ledplacementdunoyaudansunsensoudanslautre, peutenclencherunphnomnedeFerro rsonance ce qui affecte tous les paramtres ducircuit dolappellationmoteurparamtrique.Ltude entame dans ce travail comprend essentiellement les diffrents types de moteurs oscillations classs dans la catgorie des machines spciales. Ce type de moteur bas sur lavariation priodique de linductance fonctionne en rgime doscillation linaire, provoquantainsi le changement du comportement du circuit lectrique accompagn de diversphnomnes lectromagntiques ce qui rend lapproche mathmatique et la simulationdlicate. Laparticularitdesonfonctionnement ncessiteuneconceptionadquateduncircuit de dmarrage et dun autre circuit pour son freinage.- Mots clefs : Moteur paramtrique, Moteur linaire tubulaire oscillationmonophas, Ferro rsonance, Conversion lectromagntique, Moteur KouznitsovAbstractThemainpurposeofthepresent researchworkisthestudyofsinglephaselineartubularinductionmotorwithmoving coreaswellastheirworking phenomena.The presenceofacapacitor in the electric circuit can change its behaviour which depends on the supply voltageand frequency.Thedisplacement of thecoreindirect-reversemovement canleadtoaFerroresonancephenomena which affect all the circuit parameters; hence it is called parametrical motor.The study carried out here comprehends essentially the different type of oscillating motorsclassifiedinthespecial machines categories. This typeof motor whichis basedontheinductance periodical variation operating in linear oscillating regime leads to a change in thebehaviour of theelectrical circuit. Thisbehaviour isaccompaniedwithelectromechanicalphenomena which make the mathematical approach and simulation delicate.Its operating particularity needs an adequate conception of a starting circuit as well as anothercircuit for breaking.Keywords : Parametric motor, single phase lineartubular oscillation motor,ferro rsonance, electromagnetic convertion, Kouznitsov motorRemerciementsLes travaux prsents dans ce document ont t raliss au laboratoire dlectrotechnique deluniversit de Batna (LEB) dirig par le Professeur ABDESSEMED Rachid que je remercievivement pour lapport prcieux quil a apport la ralisation de ce travail.Je remercie mon encadreur le Professeur BOUGUECHAL Nour-Eddine de mavoir honor dediriger ce travail et pour ses conseils et encouragements.Je remercie le Professeur CHAHDI Mohammed, pour lhonneur quil me fait en acceptant deprsider le jury.Jadresse aussi mes remerciements tous les membres du jury pour avoir accept de juger cetravail.Latotalitdes ralisations pratiques ont tfaites grcelavaleureusecooprationdesresponsables des divers laboratoires duDpartement dElectrotechnique. Je les remercievivement davoir mismadispositiontout lquipement deceslaboratoires. Jetiensenparticulier souligner ma gratitude :- Docteur DRID Said, Responsable duLaboratoire "CHADDA Hocine" des machineslectriques,- Monsieur DRID Salim, Responsable du laboratoire de bobinage,- Docteur NAIT SAID Naceredine, Responsable du laboratoire des machines spciales.Jadresse mes plus vifs remerciements toute lquipe administrative de la Facult desSciences de lIngnieur en commenant par Monsieur le Doyen, Professeur BOUGUECHALNour-Eddine ainsi que le chef de dpartement Monsieur CHIKHI Khaled et tous sescollaborateurs, Docteur KADJOUDJ Mohamed, Monsieur FETHA Chrif, MonsieurBENAGGOUN Said et Monsieur DEKHINET Kamel pour toute laide quils mont donnepour faire aboutir ce travail.Mes remerciements les plus sincres pour mes amis HARBOUCHEYoucef, BOURKIAmmar pour les encouragements et laide quils nont cesss de donner sans limite durant lesannes de ralisation de ce travail.Jeremerciemes collguesDocteur BENOUDJITAzzeddine, Docteur GUETTAFI Amor,Docteur CHAGHI A/Aziz, Docteur HAMOUDA Chabane, Docteur TAIBI Soufiane ainsi queBELLAALADjamel, et tousmesautrescollguesdudpartement pour leursconseilsetencouragements.Je ne saurais oublier les efforts de mes nombreux tudiants qui ont particip la ralisation etaux tests de diverses parties de ce travail sous ma direction.Que tous ceux qui mont aid de prs ou de loin dans laccomplissement de cette thse et queje nai pas cits trouvent ici lexpression de ma profonde gratitude.HEDJAZI DjemaiSommaire M.L.T.O/H.DINTRODUCTION GENERALE.............................................................................................................1CHAPITRE I : LES MOTEURS LINEAIRES A OSCILLATIONS (ETAT DE LART)I.1. INTRODUCTION .............................................................................................................................4I.2. DESCRIPTION DU MOTEUR LINEAIRE ...................................................................................5I.2.1. MOTEUR LINAIRE SIMPLE INDUCTION (M.L.I) ..............................................................6I.2.2. MOTEUR LINAIRE DOUBLE INDUCTEUR (M.L.D.I) ......................................................6I.2.3. MOTEUR LINAIREPAS A PAS.........................................................................................7I.2.3.1. DFINITION ET CARACTRES GNRAUX..............................................................7I.2.3.1.1. Fonction des moteurs pas a pas .......................................................................................7I.2.3.1.2. Constitution du moteur pas a pas ...............................................................................8I.2.4. MOTEUR LINAIRE TUBULAIRE..........................................................................................9I.2.4.1. moteur linaire tubulaire asynchrone tri phase ....................................................................9I.2.4.2. moteur linaire tubulaire synchrone monophas a bobine mobile...................................10I.2.5. MOTEUR A MOUVEMENT OSCILLATOIRE ........................................................................11I.2.5.1. MOTEURS OSCILLANTS RLUCTANT.........................................................................11I.2.5.1.1. La forme arque .............................................................................................................11I.2.5.1.2. La forme linaire .........................................................................................................12I.2.5.2. MOTEUR A OSCILLATION A BASE DUN CIRCUIT RLC (PARAMTRIQUES).....13I.2.5.2.1. MOTEUR A MEMBRANE VIBRANTE...................................................................15I.2.5.2.2. MOTEURS A ROTOR PLAT ..............................................................................16I.2.5.2.2.a. M.L.O. a circuit magntique ouvert ................................................................16I.2.5.2.2.b. M.L.O. a circuit magntique ferm ..............................................................16I.2.5.2.3. MOTEUR LINAIRE TUBULAIRE OSCILLATOIRE (M.L.T.O) ...........................17I.2.5.2.3.a. M.L.T.O Bobine Mobile.....................................................................................17I.2.5.2.3.b. M.L.T.O noyau mobil18Sommaire M.L.T.O/H.DI.3. CONCLUSION.................................................................................................................................20CHAPITRE II : DESCRIPTION DU MOTEUR LINAIRE OSCILLANTII.1. INTRODUCTION.......21II.2. PRSENTATION DU PROTOTYPE..21II.2.1. principe de fonctionnement du M.L.T.O.22II.2.2. Caractristiques du M.L.T.O......22II.3. ILLUSTRATION DU PHNOMNE DE FERRO RSONANCE..23II.3.1. ASPECTS THEORIQUES DE LA FERRO RESONANCE...24II.3.1.1. Condition de Ferro rsonance.....24II.3.1.2. Comportements quasi-priodiques et subharmoniques....27II.3.1.3. Cycle de Ferro rsonance.. ..30II.4. MODELE MATHEMATIQUE DU M.L.T.O A INDUIT MOBILE.........................................34II.4.1. MODLE MATHMATIQUE GNRALIS..34II.4.1.1. EQUATION DU MOUVEMENT DU M.L.T.O....35II.4.1.2. CAS PARTICULIER (CALCUL PARAMTRIQUE). 39II.4.1.2.a. Inductance linaire en fonction du dplacement....39II.4.1.2.b. Inductance variation hyperbolique40II.4.1.3. PARTIE LECTRIQUE...40II.4.2. MODELE MATHMATIQUE SIMPLIFI DU M.L.T.O..43II.4.2.1. Modle -01-... 43II.4.2.1.a. Equation lectrique du M.L.T.O...43II.4.2.1.b. Equation du mouvement du M.L.T.O..44II.4.2.1.c. Circuit du moteur en rgime dynamique et transitoire.....46II.4.2.1.d. Circuit du M.L.T.O en rgime permanant...47II.4.2.2. Modle -02-......50II.4.2.2.a. LES INDUCTANCES EN FONCTIONDU DPLACEMENT DUNOYAU.........50Sommaire M.L.T.O/H.DII.4.2.2.b. DVELOPPEMENT DES QUATIONS DES INDUCTANCES...52- inductance du stator...52- inductance du rotor....53- inductance mutuelle ..........................................................................................54- Inductance totale du M.L.T.O...........................................................................54- Dtermination de la longueur du fer, en fonction dudplacement..55II.4.2.2.c. MODLISATION DU M.L.T.O.....56- Equations lectriques....56- Equations mcaniques......57II.5. CONCLUSION...58CHAPITRE III : MODLISATION ET SIMULATIONDU MOTEUR LINAIREOSCILLANTIII.1. INTRODUCTION.....59III.2. CALCUL DE LINDUCTANCE DE LA BOBINE A NOYAU DE FER (NOYAUCENTRE)...59III.3. CALCUL ET VISUALISATION DES INDUCTANCES EN FONCTION DE LA POSITIONDU NOYAU....61III.4. SIMULATION DU M.L.T.O.................................................................................... ....65III.4.1. simulation et rsultats du model-01- ....................................................................65III.4.2. simulation et rsultats du modle -02-........................................................... ....69III.5. CONCLUSION.......................................................................................................... ....74CHAPITRE IV : CONCEPTION ET EXPRIMENTATION DES PROTOTYPES DUMOTEUR LINAIRE OSCILLANTIV.1. INTRODUCTION .....75IV.2. DESCRIPTION DU PREMIER PROTOTYPE...........................................................................75IV.2.1. DESCRIPTION DU BANC DESSAI.........................................................................76IV.2.2. DTERMINATION DES PARAMTRES DE LA BOBINE .................... .....76IV.2.2 1. Bobine sans noyau de fer ..................................................................... .....76IV.2.2.2. Bobine avec noyau de fer.........................................................................................77IV.2.2.3. Variation de linductance en fonction de la position du noyau .............................78Sommaire M.L.T.O/H.DIV.2.3. ESSAIS EN PAS A PAS DU M.L.T.O..........................................................................................79IV.2.3.1. MOTEUR SANS CIRCUIT DE FERMETURE DES LIGNES DU CHAMPMAGNTIQUE..79IV.2.3.1.a. M.L.T.O sans induit...79IV.2.3.1.b. M.L.T.O avec induit ............................................................................................................80IV.2.3.1.c. Rgime de Ferro rsonance ...............................................................................................81IV.2.3.1.d. Fonctionnement en rgime statique.................................................................................82IV.2.3.1.e. Fonctionnement en rgime dynamique..........................................................................82IV.2.3.1.f. Modes de rgulation.....................................................................................................85IV.2.3.1.f.1. Rgulation par variation de la rsistance supplmentaire ......................................85IV.2.3.1.f.2. Rgulation par action sur la tension de commande..............................................86IV.2.3.1.f.3. Rgulation par action sur la frquence................................................................87IV.3. DESCRIPTION DU DEUXIME PROTOTYPE M.L.T.O AVEC CIRCUIT DEFERMETURE DES LIGNES DES CHAMPS MAGNTIQUE .........................................................90IV.3.1. DTERMINATION DES PARAMTRES DE LA BOBINE................................................90IV.3.2. ESSAIS EN PAS A PAS DU MOTEUR............................................................................91IV.4. DSCRIPTION DU TROISIME PROTOTYPE M.L.T.O AVEC CIRCUIT AUXILIAIREDE DMARRAGE...................................................................................................................................92IV.4.1. EXPRIMENTATION DU PROTOTYPE ..........................................................................96IV.4.1.1. Essais en pas a pas............................................................................................................96IV.4.1.2. Rgime dynamique.......................................................................................................99IV.5.CONCLUSION....103CONCLUSION GENERALE.................................................................................................................104ANNEXESLISTE DES SYMBOLESBIBLIOGRAPHIEIntroduction gnrale MLTO/H.D1INTRODUCTION GENERALELe laboratoire dlectrotechnique de luniversit de Batna (LEB) a entrepris depuis quelquesannes ltude systmatique des moteurs linaires et linaires oscillatoires (paramtriques).Les diverses directions prises par les recherches menes visent tablir les caractristiquesgnraleset les spcificits dutilisation de diverses structures exploitant le principe de larluctance variable, dont lide revient aux annes 1838[1]. En 1962, lexprimentation ducircuitR.L.Cenrgimede ferrorsonanceestentrepriseparOuestet Jayawant [2]. Audbut des annes quatre vingt ce systme oscillatoire a t ensuite reprispar J.J.Blakley [3].Le moteur linaire offre la possibilit deffectuer unmouvement detype rectiligne ensaffranchissant dune quelconque transformation mcanique dun mouvement rotatif en unmouvement linaire. Particulirement dans le domaine de la petite puissance, il devient trsintressant de pouvoir effectuer des dplacements linaires avec des appareils peuencombrants.Les moteurs linaires paramtriques induction, de forme tubulaire ou plane, sont bass surle principe de la variationpriodique de linductance. Ce type de moteurpeuttre utilisdans un systme oscillant rsonance lectromcanique afin dobtenir des f.e.m importantesde courte dure, des courants forts ainsi que pour lacclration de corps conducteurs.Il possde dexcellentes excutions par rapport sonhomologue ordinaire monophaspuisque celui-ci utilise des oscillations paramtriques donnant un mouvement direct-inverse[14]. La structure inhabituelle de ce moteur exige le recours des mthodessophistiques pour le dimensionnement et le calcul des paramtres rgissant sonfonctionnement.Le dveloppement desmoyens informatiques depuis le dbut des annes 1980, a guid ledveloppement des outils connexes la conception. Ces outils doivent assister lesconcepteurs dans les tches quils ont raliser tout au long du processus de conception, unede ces tches tant de trouver les diffrentes solutions technologiques adaptes au problme.Introduction gnrale MLTO/H.D2ProblmatiqueLemoteurlinaireoscillatoireclassdanslacatgoriedesmachinesspciales, asuscitpendant plusieurs annes lintrt des chercheurs afin damliorer ses performances. Partantde ce principe, il est devenu intressant dentreprendre lexprimentation de ce moteur.Durant les essais mens aulaboratoirenous avons constatquecemoteur prsentelesinconvnients suivants :- Son dmarrage est manuel,- La coupure de lalimentation lectrique du moteur entrane ljection de linduit verslextrieur,- Leslignesduchampmagntiquedunebobinenoyaudefercircuit ouvert sereferment travers lair ce qui influe sur les dispositifs proximit,- Lchauffement excessif du noyau,- Le phnomne de ferro rsonance entrane un fort courant et une surtension.ObjectifLobjectif vis travers cette thse sarticule autour des points suivants :1. Mieux sinformer sur les diffrents types de moteurs oscillations,2. Sur le plan fondamental, faire ltude des phnomnes accompagnant lefonctionnement de ce moteur,3. Matriser le modle mathmatique pour une ventuelle simulation,4. Sur leplandes applications, matriser laconceptiondecetypedemoteur pourpermettre une liaison avec les rsultats acquis sur le plan fondamental,5. Contribuerlamliorationdesperformancesdecemoteurtout enapportant dessolutions aux problmes rencontrs.Introduction gnrale MLTO/H.D3Plan du travailLe prsent travail est constitu de quatre chapitres :Lepremierchapitreprsenteuntatdelart surlesdiffrentesconceptionsdesmoteurslinaire, et oscillatoire.Le deuxime chapitre portera sur le phnomne de ferro rsonance ainsi que la prsentationde deuxmodles mathmatiques rgissant le fonctionnement du moteurlinaire tubulaireoscillatoiremouvement horizontal. Lepremier modletraitelemoteur linairedunemaniredtaille ; par contre, lesecondmodleest simplifiafindtudier lergimepermanant et transitoire du moteur.Le chapitre trois prsente dans un premier temps un calcul des diffrents paramtres et dansun deuxime temps deux simulations sur le fonctionnement du moteur. La premireconsiste en un circuit R.L.C aliment par une source de tension alternative monophas sansquonconnaisselatensionauxbornes ducondensateur par contredans ladeuximesimulation ce problme a t contourn par lapplication de la formulation mathmatiquequi traduit le fonctionnement du moteur.Le chapitre quatre porte sur la conception et lexprimentation du prototype M.L.T.O ainsique diffrentes propositions afin damliorer les performances du moteur.Enfin, ce travail se termine par une conclusion gnrale et des perspectives.Les moteurs linaires oscillations(tat de lart)Chapitre I Etat de lart du M.L.T.O/H.D4I.1. IntroductionLe moteur linaire est un type particulier de son homologue rotatif. Cette nouvelleconfiguration est en principe envisageable pour tous les types de moteurs rotatifs, il est doncpossible de concevoir des prototypes linaires synchrone, asynchrone, courant continu, pas pas et oscillatoire, avec une rversibilit en exploitation et en mouvement, cest--dire induitfixe inducteur mobile et vice versa. Il est initialement conu la moiti du XIXesicle dontles performances atteignent rarement celle des variantes rotatives. Vu les caractresspcifiques de leurs mouvements en translation le moteur linaire constitue par lui-mme unentranement direct, remplaant ainsi les systmes conventionnels complexes associs aumoteur rotatif assurant un mouvement rectiligne.Unmoteur linairecomprenduninduit fixeet uninducteur mobile. Lerledecescomposants peut tre inverse. Quatre dispositions relatives principales sont possibles :- linducteur simple : Cette variante est la plus courante, car elle sintgre le plusfacilement danslaplupart desapplications, elleprsenteuneforcedattractionimportanteentre inducteur et induit.- Linducteurdouble :Cettestructurepermetdobtenirdespoussesspcifiquesplusleves, elle permet galement et dallger linduit elle convient donc bien pour undplacement de ce dernier avec inducteur fixe. Il sagit alors bien entendu de mouvements defaible amplitude totale. Dans la mesure o linduit est centr, la rsultante des forcesdattraction est nulle.- Linducteur tubulaire : Cest unesolutionqui permet unemeilleureutilisationduvolumedisponibleetducuivre(pasdedveloppantes). Pourunestructurebiencentre, larsultante des forces dattraction est galement nulle [4].-Linducteur double action : Cette variante permet dobtenir des puissancesvolumiques comparables celles de la variante tubulaire. Elleest cependant plus dlicatergler [4].- Moteur bobine mobile : diffrentes configurations sont envisageables [5] [6] [7] [8][9] [10].Ce type de moteur permet de produire directement un mouvement de translation sansintermdiaire mcanique et sans contact matriel, de ce fait il supprime tout problmedadhrence ce qui permet, des dmarrages plus rapides, des acclrations plus importantes,des vitesses plus leves, peut surmonter des pentes plus inclines, un freinage plus efficace,une usure ngligeable, undplacement silencieuxet une absence complte de pollutionChapitre I Etat de lart du M.L.T.O/H.D5atmosphrique. Surlabasedecespropritsilest doncpossiblededcrirelesprincipauxdomaines dapplication :a-lesmoteursacclrationfaiblesont utilissdansletransport, dansledomainedelamanutention (contrles des portes coulissantes, commandes des tapis roulants, couloirsroulants et vrins) et pour la traction des mtaux liquides.b-lesmoteursacclrationrapidesontutilissdanslesenginsspatiauxetcommecanonmagntique (lanceur).Danslaplupartdescaslemoteurlinairedetypeasynchroneprsentelastructurelaplusconomique [11].I.2. Description du moteur linaire.Un moteur linaire est essentiellement un moteur lectrique qui a t droul de sorte quaulieu de produire un couple (rotation), il produit une force linaire.Il se compose de deux parties essentielles, linducteur et linduit. Lune de ces parties peut sedplacer sousleffet delaforcedinteractiondeschampsmagntiques(inducteur-induit)tandis que lautre reste bloque.De cela on dfinit deux principaux types de moteur linaire :- induit long inducteur court.- inducteur court induit long.Plusieurs configurations de moteurs linaires existent [12].Le moteur linaire ou plat combine les effets dextrmits et de bord et reprsente de ce fait lecas le plus complexe des moteurs induction. La figure (I.1) montre comment on obtient partransformation gomtrique deux configurations de plus grande symtrie et ne prsentant quelune ou lautre de ces deux perturbations. Si lon cintre par la pense le moteur plat de faonrunir lentreAA et lasortieBB onretrouvelemoteur rotatif classiquesanseffetsdextrmits, mais avec effets de bord. Si lon fait lopration analogue, mais en runissantcettefoislesbordsAAet BB, onobtient lemoteurtubulaireouleseffetsdebordontdisparu, maisousubsistent leseffetsdextrmits. Anoterquelemoteurtubulaireest unexcellent moteur linaire que nous dveloppons actuellement.Chapitre I Etat de lart du M.L.T.O/H.DFigure (I.1) : Passage du moteur rotatif au moteur linaire plat et linaire tubulaireI.2.1.Moteur linaire simple induction (M.L.I)Le M.L.I illustr par la figure (I.2) secircuit defermeturedeslignesdechampmagntique(induit) qui nest quunassemblagedune couche daluminium (4) et dune plaque dacier (1).FigureCettevarianteet laplus courante, car ellesintgreplus facilement dans laplupart desapplications. Elle prsente une force dattraction importante entre linducteur et linduit.I.2.2. Moteur linaire double inducteur (M.L.D.I)Cettestructurefigure(I.3) permet dobtenir despoussesspcifiquesplusleveset unersultante de force dattraction entre les armatures statoriques presque nulle.Figure (I.3)Chapitre I Etat de lart du M.L.T.O/H.D: Passage du moteur rotatif au moteur linaire plat et linaire tubulairelinaire simple induction (M.L.I)Le M.L.I illustr par la figure (I.2) se compose dun stator (3) portant des bobines (2) et duncircuit defermeturedeslignesdechampmagntique(induit) qui nest quunassemblage(4) et dune plaque dacier (1).(I.2) : Moteur linaire simple inductionCettevarianteet laplus courante, car ellesintgreplus facilement dans laplupart desapplications. Elle prsente une force dattraction importante entre linducteur et linduit.I.2.2. Moteur linaire double inducteur (M.L.D.I).re(I.3) permet dobtenir despoussesspcifiquesplusleveset unersultante de force dattraction entre les armatures statoriques presque nulle.Figure (I.3) : Moteur linaire double inductionChapitre I Etat de lart du M.L.T.O/H.D6: Passage du moteur rotatif au moteur linaire plat et linaire tubulairecompose dun stator (3) portant des bobines (2) et duncircuit defermeturedeslignesdechampmagntique(induit) qui nest quunassemblageCettevarianteet laplus courante, car ellesintgreplus facilement dans laplupart desapplications. Elle prsente une force dattraction importante entre linducteur et linduit.re(I.3) permet dobtenir despoussesspcifiquesplusleveset unersultante de force dattraction entre les armatures statoriques presque nulle.Chapitre I Etat de lart du M.L.T.O/H.D7LeM.L.D.I nest qunassemblagededeuxmoteurs simpleinductioncomposededeuxstators(3)symtriquesparrapport linduit.(4)circuitde fermeture deslignesde champ,couvert depart et dautredunecouchedaluminium(2) afindamliorer les propritsnergtiques. (1) la denture et (5) le bobinage.I.2.3. Moteur linaire pas pasI.2.3.1. Dfinition et caractres gnrauxI.2.3.1.1. Fonction des moteurs pas pasComme tous les transducteurs lectromcaniques, les moteurs pas pas assurent uneconversiondinformation[4].Laparticularitdecesmoteurs est dassurer unmouvementmcaniqueincrmental continu. Ledveloppement detel moteur est litroisfonctionsprincipales :- laffichage- le rglage- la commandeBienqueledveloppement despremiersmoteurspaspasremonteaudbut desannestrente, ce nest que depuis le dbut des annes soixante que ce type de moteur sestvritablement dvelopp. La cause principale de cette extension a t lapparition delordinateur, puis des mini-ordinateurs et enfin des microprocesseurs, le moteur pas pas estdevenualors leprincipal lment decommunicationentreles systmes detraitement delinformationet lemondeextrieur [4]. Il permet dematrialiserdesrsultatssousformecrite et graphique ou de transformer des ordres et dassurer un rglage.Le moteur pas pas doit tre de caractre synchrone afin de satisfaire les impratifs duneconversion dinformations fiables. En dautres termes, toute impulsion dalimentation doitcorrespondre une avance lmentaire (rotation ou translation) constante, dite pas. Un nombredtermindimpulsionsentraneunnombrecorrespondant depas. Deplus, lasuccessiondimpulsionsunefrquencedterminepermet dimposerunevitessederelation(oudetranslation) pratiquement constante.Cest le contrle de ces deux fonctions position et vitesse, qui permet dassurer uneconversion dinformation. Le moteur pas pas assure cette conversion sans introduirederreurs cumulatives. Elle peut tre ralise sans asservissement.Un moteur pas pas est un transducteur permettant une conversion dnergie et dinformationde caractre lectromcanique. Son alimentation est de type lectrique digital ouimpulsionnel. Son mouvement, rotatif ou de translation, est de type incrmental continu.Chapitre I Etat de lart du M.L.T.O/H.D8I.2.3.1.2. Constitution du moteur pas pasLes moteurs pas pas sont principalement de trois types :- rebutants- lectromagntiques- rebutants polarissLa structure fixe (stator) est gnralement de type rluctant variable et supporte lesbobinages. La structure mobile (rotor) est galement reluctance variable (moteurs rluctantsou reluctance diffrentielle) ou caractristique de magntisationpriodique (moteurslectromagntiques) [4].Lalimentation statorique tant de type priodique, donc alternative, le flux qui en rsulteest galement alternatif. En consquence, le circuit magntique statorique doit tre form detles. Les frquences atteintes peuvent tre de lordre de 20 KHz et plus. Le mouvement durotor prsente un caractre synchrone lgard du champ magntique statorique. Enconsquence, le fluxassoci celui-ci est pratiquement fixe, onpeut donc raliser desstructures massives. Cependant, vu le caractre impulsionnel de lalimentation et du flux, onrecourra frquemment des structures galement feuilletes, afin de rduire les pertesharmoniques figure (I.4)Lalimentationdunebobineoudungroupedebobinesassocieunmoteur pas pasconduit le rotor une position dquilibre dtermine. Pour assurer le dplacement dun passupplmentaire, il est ncessaire dalimenter une bobine ou un groupe de bobines diffrentes ;Ceci permet de crer une nouvelle position dquilibre. En consquence, un moteur pas pasdoit, dans la rgle, comprendre plusieurs bobines ou groupes de bobines. Il sagit des phasesdun moteur. Un moteur pas pas comprend usuellement 2, 3, 4,5 ou 8 phases. Le nombre dephases est fonction du nombre de pas par tour, de la disposition constructive du moteur et desperformances attendues (couple ou frquence leve). Nanmoins, il est possible de raliserFigure (I.4) : Moteur linaire pas pasChapitre I Etat de lart du M.L.T.O/H.D9desmoteurspaspasmonophass. Ilssont obligatoirement detypelectromagntiqueourluctant polaris.Lavance dun pas est assure par lalternance alimentation, coupure du bobinage. Le rle delalimentation est dassurer une amplification de la commande de faon appliquer la tensionsuccessivement auxdiffrentesphases. Lecoupletant proportionnel aucarrducourant,cette alimentation devra sapprocher le plus possible dune source de courant. Lalimentationestconstituegnralementde transistorsfonctionnantalternativementenrgime satur oubloqu. Pour viter les surtensions de coupure, lalimentationdoit galement assurer ladcroissance progressive, lalimentation permet dagir sur certaines performances limites dumoteur. Par ailleurs, le rendement de cette alimentation doit parfois obir des conditions dequalit en raison daspects nergtiques u thermiques.I.2.4. Moteur linaire tubulaireDans cette gamme il existe deux types de moteurs, triphas et monophas.I.2.4.1. Moteur linaire tubulaire asynchrone triphasOn peut donner aux moteurs linaires induction une forme tubulaire, dans laquelle linduit etlinducteur sont cylindriques, et le champ glissant est dirig le long de laxe. Ces moteurs sontalors appels linaires flux axial. [13]. Une faon de crer le champ glissant axial consiste faire circulerdescourantstriphassdansdesbobines disposes commele montrela figure(I.5).Si ondsignepar2(demi-longueur donde) lintervalleentredeuxbobinessuccessivesdune mme phase bobine en sens inverse.Le Servo Tube de Copley Controls [14], est le premier moteur linaire triphas, conu commeun actionneur. Ayant la vitesse et la robustesse d'un vrin pneumatique, la souplesse d'une vis billes et la fiabilit intrinsque, propre aux moteurs linaires entranement direct, le ServoTube est un actionneur bidirectionnel puissant et bon march.Figure (I.5) : Moteur linaire tubulaire triphas asynchroneChapitre I Etat de lart du M.L.T.O/H.DIl est particulirement adapt pour les applications d'empilage, de dcoupe, de traitement desurface, de remplissage et toute autre manipulation intressant particulirement l'industrie del'agro-alimentaire et de l'emballageI.2.4.2. Moteur linaire tubulaire synchrone monophas bobine mobileLutilisation dune bobine mobile plutt que dun aimant mobile se justifie lorsque la masseen mouvement doit tre la plus faible possible pour des raisons dynamiques.Enfaisant lhypothse quelechampdinductionmagntiqueproduit par les aimants eperpendiculaire la surface de ces derniers et uniformeffet de bord. [15]La force de Laplace est proportionnelle au courant et indpendante de la position de la bobinepourautantque cette dernirecouvreenmagntique ne prsente pas de variations de rluctance.Laforcerluctanceest uneforceproduiteparlecourant circulant danslabobinesurmme, cetteforceexistesansaimantdirection est indpendante du signe du courantprovoque une inversion du champ magntique dans lentrefer et donc une force dont le sensreste le mme.Figure (I.6)Ce type de moteur figure (I.7)a- Un barreau magntique dune longueur appropriestator dumoteur. Il secomposedetparticulierlintrieurduntubeenacierdoptimiser les champs et de ne gnrer lb- Un bloc mobile se dplaant sur le barreau magnla charge dplacer. Cest un simple solnode, enfil sur le barreau magntique etcomprenant uniquement trois enroulementChapitre I Etat de lart du M.L.T.O/H.DIl est particulirement adapt pour les applications d'empilage, de dcoupe, de traitement desurface, de remplissage et toute autre manipulation intressant particulirement l'industrie deet de l'emballage.I.2.4.2. Moteur linaire tubulaire synchrone monophas bobine mobileLutilisation dune bobine mobile plutt que dun aimant mobile se justifie lorsque la masseen mouvement doit tre la plus faible possible pour des raisons dynamiques.uelechampdinductionmagntiqueproduit par les aimants eperpendiculaire la surface de ces derniers et uniformment rparti sous les aimants, ceciest proportionnelle au courant et indpendante de la position de la bobinepourautantque cette dernirecouvreentirementla longueurdesaimantsetque le circuitmagntique ne prsente pas de variations de rluctance.Laforcerluctanceest uneforceproduiteparlecourant circulant danslabobinesurxistesansaimant. Lasymtrieducircuit provoqueuneforcedont ladirection est indpendante du signe du courant figure (I.6). En effet une inversion du courantprovoque une inversion du champ magntique dans lentrefer et donc une force dont le sensFigure (I.6) : Moteur linaire a bobine mobilecomprend essentiellement :n barreau magntique dune longueur approprie la course utile se comportant commestator dumoteur. Il secomposedetranches daimant permanent, monts dans unordrelintrieurduntubeenacierinoxydable[16]. Laconceptioner les champs et de ne gnrer les efforts que dans la direction du dplacementn bloc mobile se dplaant sur le barreau magntique et exerant la force de pousse surCest un simple solnode, enfil sur le barreau magntique etcomprenant uniquement trois enroulements. Il ny a pas de contact entre le bloc mobile et leChapitre I Etat de lart du M.L.T.O/H.D10Il est particulirement adapt pour les applications d'empilage, de dcoupe, de traitement desurface, de remplissage et toute autre manipulation intressant particulirement l'industrie deI.2.4.2. Moteur linaire tubulaire synchrone monophas bobine mobileLutilisation dune bobine mobile plutt que dun aimant mobile se justifie lorsque la masseen mouvement doit tre la plus faible possible pour des raisons dynamiques.uelechampdinductionmagntiqueproduit par les aimants estment rparti sous les aimants, ceci sansest proportionnelle au courant et indpendante de la position de la bobinetirementla longueurdesaimantsetque le circuitLaforcerluctanceest uneforceproduiteparlecourant circulant danslabobinesurlui-uit provoqueuneforcedont laEn effet une inversion du courantprovoque une inversion du champ magntique dans lentrefer et donc une force dont le sensla course utile se comportant comme, monts dans unordre. Laconception tubulairepermetes efforts que dans la direction du dplacement.tique et exerant la force de pousse surCest un simple solnode, enfil sur le barreau magntique et. Il ny a pas de contact entre le bloc mobile et leChapitre I Etat de lart du M.L.T.O/H.D11barreau, le centrage de lun par rapport lautre tant assur par un guidage extrieur (1.7 mmde jeu admissible au diamtre).c- Un amplificateur de puissance permet de fournir le courant ncessaire aux bobines du blocmobile. Les amplificateurs du constructeur se pilotent partir dun signal de consigne 10 Ven mode couple, fourni par le servo contrleur de lutilisateur.d-Les signaux de retour ncessaires aux contrles de position et de vitesse du bloc mobilesont fournis par un codeur linaire stendant sur toute la longueur de dplacement du barreaumagntique connect directement au servo contrleur.Figure (I.7) : Moteur linaire tubulaire synchrone (daprs lineardrives)I.2.5. Moteur mouvement oscillatoireVu la particularit de ce mouvement deux types de conception sont envisags, la premire est base de ressorts de rappel et la seconde base de circuit R.L.C. il est intressant de donnerun aperu sur les diffrents modles existants de ce genre de moteur.I.2.5.1. Moteurs oscillants rluctantLemoteuroscillantinductionadexcellentesperformancesparrapportsonhomologuemonophas, puisqu il utilisedesoscillationsparamtriquesqui seprsentent commeunerotation directe inverse, ou bien un mouvement de translation direct inverse. Cecomportement de la machine ncessite une tude approfondie, dans le but de les intgrer dansdes applications futures. [4], il existe trois variantes, la forme arque, linaire et circulaire.I.2.5.1.1. La forme arqueLa figure (I.8) reprsente un moteur oscillant mouvement angulaire. La position dquilibresanscourantestdfinieparunsystmederessorts. Lexcitationdubobinageprovoqueuncentrage de larmature mobile. Pour que le systme samorce, il faut que la frquence propreChapitre I Etat de lart du M.L.T.O/H.Dmcanique soit proche du double de la frquence dexcitation (force proportionnelle au carrdu courant) [4].Figure (I.8) : Moteur pour lentranement de la tte de coupe dun rasoir.La figure (I.9) montre une autre dispositionde la partie mobile assure louverture et la fermeture des contacts assurant linversion du sensdu courant dans le bobinage dexcitation. Il sagit donc dun systme dalimentation asservien position. Les moteurs oscillants sont gnralement appliqus des systmes de tri, desmlangeurs et des petits compresseurs.FigureI.2.5.1.2. Forme linaireCemoteurest undispositifnecomprenant pasdaimant permanent et neprsentepasdeterme de couple du linteraction mutuelle entre partie fixe et partie mobile.Le couple ou la force rsulte de la variation des inductances propres seules. une dformation du circuit magntique.rluctant linaire avec ressorts dquilibre.Chapitre I Etat de lart du M.L.T.O/H.Dmcanique soit proche du double de la frquence dexcitation (force proportionnelle au carr: Moteur pour lentranement de la tte de coupe dun rasoir.La figure (I.9) montre une autre disposition relative applique une sonnerie. Le mouvementde la partie mobile assure louverture et la fermeture des contacts assurant linversion du sensdu courant dans le bobinage dexcitation. Il sagit donc dun systme dalimentation asservioteurs oscillants sont gnralement appliqus des systmes de tri, desmlangeurs et des petits compresseurs.Figure (I.9) moteur oscillant dune sonnerie.Cemoteurest undispositifnecomprenant pasdaimant permanent et neprsentepasdeterme de couple du linteraction mutuelle entre partie fixe et partie mobile.Le couple ou la force rsulte de la variation des inductances propres seules. une dformation du circuit magntique. La figure (I.10) montre un type de moteur oscillantrluctant linaire avec ressorts dquilibre.Chapitre I Etat de lart du M.L.T.O/H.D12mcanique soit proche du double de la frquence dexcitation (force proportionnelle au carr: Moteur pour lentranement de la tte de coupe dun rasoir.relative applique une sonnerie. Le mouvementde la partie mobile assure louverture et la fermeture des contacts assurant linversion du sensdu courant dans le bobinage dexcitation. Il sagit donc dun systme dalimentation asservioteurs oscillants sont gnralement appliqus des systmes de tri, desCemoteurest undispositifnecomprenant pasdaimant permanent et neprsentepasdeterme de couple du linteraction mutuelle entre partie fixe et partie mobile.Le couple ou la force rsulte de la variation des inductances propres seules. Il est donc associLa figure (I.10) montre un type de moteur oscillantChapitre I Etat de lart du M.L.T.O/H.DFigure (I.10) : Moteur oscillant rluctant linaire avec ressorts dquilibreLe systme comporte deux bobines (3) dont lexcitation de lune provoque le dplacement dunoyau(1) assembl une pice ferromagntique (4) dans un sens.La position mdiane estassure par une cause extrieure qui est le ressort (5).Il est possible dobtenir une force dattracalternative applique un lectroaimant. En effet pour un courant sinusodal, la force prsenteune composante moyenne non nulle pulsant une frquence double de celle dalimentation.Lors de lenclenchement de llectroaimant lentrefer passe dune valeur de rluctanceminimale une valeur maximaleinductance, il sensuit une diminution du courant lorsque lentrefer diminue.I.2.5.2. Moteur oscillation base dun circuit R.L.C (Paramtrique)Depuis les annes quatre vingt, des recherches ont ts engages dans le dveloppement et lesapplicationspratiquesdesmoteurslon ne trouve pas dans les moteurs conventionnels.Cependant les machines linaires paramtriques induction tubulaires ou planes sont basessur leprincipedelavariationpriodiquedelinductance. Cetypedemachinespeut treutilis dans unsystmeoscillant rsimportantes de courte dure, des courants, ainsi que lacclration de corps conducteurs. Enrgime moteurcette machine peuttre utilise dans les systmes de percussion, comme unlanceur lectromagntique, un piston configuration horizontale.Le moteur induction paramtrique a dexcellentes excutions par rapport au moteurordinaire monophas, puisque celuiphnomnesanormaux, telsquelarotationintermittenteoularotationnormalerenversassure par une conception asynchrone figure (I.11) et synchroneChapitre I Etat de lart du M.L.T.O/H.DMoteur oscillant rluctant linaire avec ressorts dquilibreobines (3) dont lexcitation de lune provoque le dplacement dunoyau(1) assembl une pice ferromagntique (4) dans un sens.La position mdiane estassure par une cause extrieure qui est le ressort (5).Il est possible dobtenir une force dattraction unilatrale au moyen dune source de tensionalternative applique un lectroaimant. En effet pour un courant sinusodal, la force prsenteune composante moyenne non nulle pulsant une frquence double de celle dalimentation.ent de llectroaimant lentrefer passe dune valeur de rluctancemaximale. Achacune de ces positions onfait correspondre unesensuit une diminution du courant lorsque lentrefer diminue.oscillation base dun circuit R.L.C (Paramtrique)Depuis les annes quatre vingt, des recherches ont ts engages dans le dveloppement et lesapplicationspratiquesdesmoteursparamtriques[17], quioffrent plusieursavantagesquedans les moteurs conventionnels.es machines linaires paramtriques induction tubulaires ou planes sont basessur leprincipedelavariationpriodiquedelinductance. Cetypedemachinespeut tredans unsystmeoscillant rsonancelectromcanique, afindobtenir des F.e.mimportantes de courte dure, des courants, ainsi que lacclration de corps conducteurs. Enrgime moteurcette machine peuttre utilise dans les systmes de percussion, comme une, un piston configuration horizontale.Le moteur induction paramtrique a dexcellentes excutions par rapport au moteurordinaire monophas, puisque celui-ci utilise des oscillations paramtriques et lesphnomnesanormaux, telsquelarotationintermittenteoularotationnormalerenversassure par une conception asynchrone figure (I.11) et synchrone ; ou un dplacement directChapitre I Etat de lart du M.L.T.O/H.D13Moteur oscillant rluctant linaire avec ressorts dquilibreobines (3) dont lexcitation de lune provoque le dplacement dunoyau(1) assembl une pice ferromagntique (4) dans un sens.La position mdiane esttion unilatrale au moyen dune source de tensionalternative applique un lectroaimant. En effet pour un courant sinusodal, la force prsenteune composante moyenne non nulle pulsant une frquence double de celle dalimentation.ent de llectroaimant lentrefer passe dune valeur de rluctanceAchacune de ces positions onfait correspondre unesensuit une diminution du courant lorsque lentrefer diminue.oscillation base dun circuit R.L.C (Paramtrique)Depuis les annes quatre vingt, des recherches ont ts engages dans le dveloppement et lesoffrent plusieursavantagesquees machines linaires paramtriques induction tubulaires ou planes sont basessur leprincipedelavariationpriodiquedelinductance. Cetypedemachinespeut treonancelectromcanique, afindobtenir des F.e.mimportantes de courte dure, des courants, ainsi que lacclration de corps conducteurs. Enrgime moteurcette machine peuttre utilise dans les systmes de percussion, comme unLe moteur induction paramtrique a dexcellentes excutions par rapport au moteurci utilise des oscillations paramtriques et lesphnomnesanormaux, telsquelarotationintermittenteoularotationnormalerenverse; ou un dplacement directChapitre I Etat de lart du M.L.T.O/H.D14inverse, ceci peut seproduireenraisondelinstabilitdesoscillationsparamtriques. Cecomportement anormaldoit tre vit quand unmoteur induction paramtrique est utilispour des applications pratiques, [18], [19].Lemoteur paramtriqueoscillant est composdune bobine et dun noyau pouvant glisser lintrieur de celle ci. En connectant la bobine une source de tension monophase travers un condensateur et une rsistance variable, sousles conditions de rsonance lectromcanique, aprs un dplacement initial du noyau, il estalorspossibledobtenirunmouvement detranslationdecedernier(direct et inverse). Lavitessedoscillationpeut trergulepar variationdelacapacit, delarsistanceoulatension dalimentation.La nature de la rsonance lectromcanique dpend de la prsence de deux contoursoscillants, L.Ccontour avecdesoscillationslectriqueset lenoyauavecdesoscillationsmcaniques qui sont dues laction lectromcanique applique ce noyau, qui est similaire lactiondunressort. Lchangednergieentreles deuxcontours est ralisgrcelavariation priodique de linductance [20].Figure (I.11) : Moteur oscillant asynchrone monophasLecontour de la structure d'un moteur synchrone monophas oscillation figure (I.12)[17]estcomposdunnoyaud'aimantmagntiqueA1etA2, d'uncircuitmagntiqueBetd'unrotor D. La tension d'excitation E1 est applique l'enroulement N1 et le condensateur C dersonance est reli en srie l'enroulement N2. Des oscillations paramtriques sont produites unecertainevaleurde latensionE1une tensiondersonanceE2estinduite. Latensiond'excitation E1 produitle fluxmagntique o1 etla tensionde rsonance E2produit le fluxmagntique o2. Les deux Flux induisent un champ magntique tournant l'intrieur du circuitmagntique B, provoquant ainsi le mouvement du rotor.Chapitre I Etat de lart du M.L.T.O/H.D15Figure (I.12) : Moteur oscillant synchrone monophasLe moteur a t conu de telle sorte que les oscillations paramtriques puissent tre instables.On observe souvent le comportement anormal, comme la rotation normale renverse, pour desvaleursimportantesdelacapacit(C)larotationdumoteurdevient intermittente. Danscemode, quand la vitesse de rotation devient trop grande, les tensions E1 et E2 s'inversent avecun angle o = 180 degr entranant l'inversion du sens de rotation [17].I.2.5.2.1. Moteur membrane vibranteDanslentreferdunaimentannulaire,reprsent encoupe surla figure(I.13) ourgne unchampmagntique radialH,semeutlongitudinalementune bobine mobile comportantunelongueur l de fil.La bobine parcourue par un courant i,donne naissance a une force longitudinale Hli(loi deLaplace). Le dplacement de la bobine avec une vitesse v sur son axe, une forcelectromotrice dinduction Hlvapparat, le signe moins rappelant la loi de Lenz , tandis quela force Hli a le signe +si on la compte comme force extrieure.Figure (I.13) : Moteur membrane vibrante.Chapitre I Etat de lart du M.L.T.O/H.D16Labobine, dautrepart, est solidairedunpistondemassem, ramenpardesressortsdeduret k, le mouvement de piston est en outre amorti par une force de frottementdtdx.Si x est le mouvement en avant, cette force comprend en particulier la rsistance derayonnement du piston. Si E est la tension ventuelle applique au circuit de la bobine mobileet Fla forceextrieureventuelleappliquenousobtenonsalorsdeuxquations, lunelectrique qui donne lquilibre des tensions suivant la loi dOhmgnralis et lautremcanique qui donne lquilibre des forces.I.2.5.2.2. Moteurs rotor platI.2.5.2.2.a. M.L.O. circuit magntique ouvertLa figure (I.14) montre un type de moteur paramtrique linaire (M.L.O) [21] avec un circuitmagntique ouvert. Dans cette figure, P1, P2, P3 et P4 sont des ples magntiques et B1est lecircuit magntique commun.Figure (I.14) : M.L.O. circuit magntique ouvertLa plaque D de raction se compose d'un semi-conducteur, dune plaque d'aluminium et uneautre de fer. Ce moteur a une structure qui limine le joug B2. Il est compos de 4 armatures[22], [23].Ce moteur est appel moteur paramtrique linaire avec circuit magntique ouvert.il peut tre excit par une source d'nergie monophas et exploit dans divers quipements detransport et usage domestique.I.2.5.2.2.b. M.L.O. a circuit magntique fermLa figure(I.15) montre un autre type de moteur paramtrique linaire (M.L.O) [24] avec uncircuit magntique ferm. La prsence de la capacit dans le circuit fait en sorte que le moteurtravail en rgime de Ferro- rsonance, faisant la diffrence entre le rgime de fonctionnementlinaire continu, et un rgime doscillation.Chapitre I Etat de lart du M.L.T.O/H.D17Figure (I.15) : M.L.O. circuit magntique fermI.2.5.2.3. Moteur linaire tubulaire oscillatoire (M.L.T.O)Comme toute autre machine lectrique ce moteur est rversible en mouvement, il peut tre abobine mobile noyau fixe ou inversement. Deux types sont envisags.I.2.5.2.3.a. M.L.T.O Bobine MobileLa figure(I.16) illustre un M. L.T.O bobine mobile [15].Ce moteur prsente une force nonlinaire en fonction de la position et du courant. Cette non linarit est due dune part lasymtrie et dautre part la saturation du circuit magntique. En pratique on utilise ce type demoteur pour desdplacementsfaiblecourse( IcOn reprsente ainsi sur la figure (II.7) un exemple de circuit sans risque de Ferro rsonance,en tout cas en ce qui concerne l'tude du premier harmonique des courants et tensions.Figure (II.7) : Caractristique Tension CourantIl apparat alors, pour une inductance saturable donne, une valeur de capacit C critique endessous de laquelle il n'y a pas de Ferro rsonance. Le graphe de la figure (II.8) prsente lerelev des tensions de seuil VHet VLen fonction de la valeur de la capacit C.|VL - I/ Ce|TensionsCourants(1)(2)VEVE / RPF1PF2PF3Zone ZoneInductive capacitiveICVLI/CeTensionsCourants(3)(4)Chapitre .II Modle mathmatique du M.L.T.O/H.D27Figure (II.8): VH et VL en fonction de CCetypedetracfait particulirement penser un"graphedebifurcation"qui est dfinicomme le trac d'une variable d'tat d'un systme dont l'volution, en fonction d'un paramtre,dcrit une branche diffrente pour chaque solution en rgime permanent.La figure (II.8) reflte bien, partir d'une certaine valeur de la capacit C, ici 6uF, l'existencede deux rgimes permanents diffrents, c'est dire de deux branches distinctes.II.3.1.2. Comportements quasi-priodiques et subharmoniquesLa littrature concernant la Ferro rsonance met en vidence la propension de certains circuits voluer de faon subharmonique, quasi-priodique, voire chaotique [35]. Si la prsence debifurcations comportementales dans la Ferro rsonance rend l'aspect "chaotique" peusurprenant en thorie, il est assez difficile, en revanche, de le faire s'exprimer en pratique.Le montage monophas tant assez limit sur ce point, il est apparu intressant de visualiserles effets de la non linarit de l'inductance en triphas. D'aprs la littrature [37], l'apparitionde comportements tranges semble possible grce au montage de la figure (II.9) quireprsente un tronon de rseau d'alimentation, avec transformateur vide et capacitsparasites. Pour engager le rgime "trange", une des phases subit une sorte de "faux contact",ici un contact intermittent ralis grce un interrupteur.Figure (II.9) : Circuit triphas avec "faux contact" sur phase20204060801001200 5 10 15 20 25 30 35CVHVLBifurcationV1V2V3I1I3INChapitre .II Modle mathmatique du M.L.T.O/H.D28Lorsdel'actionsur l'interrupteur, destransitoiressinguliersapparaissent. Eninsistant, unrgime permanent peut apparatre. A l'chelle de la priode, le courant I (t) semble chaotique.Les courants de lignes, eux, semblent trs bruits.Tenant compte de la valeur efficace du courant dans le circuit construisons la courbe U (I),pour les valeurs positives de la tensionet ducourant. Pour une tensionUaple courantaugmente de la valeur I1jusqu la valeur I2. Laugmentation ultrieure de la tensionapplique provoque une augmentation du courant dans le circuit. La ligne c d o reprsente ladiminutiondelatension. Enralitgrceauxharmoniques suprieur et larsistanceducircuit, toujours a lieu une chute de tension mme en rgime de Ferro rsonance, et alors lacaractristiquetensioncourant ducircuit pour les valeurs ducourant correspondantes aurgime de Ferro rsonance ne prend pas la valeur zro.Lescaractristiques tension courant pour diffrentes valeurs de la rsistance du circuit sontreprsentes sur la figure (II.10). R1q[1]; 1; -1)xatymin(q;r)=xatymax(q;max(r)-r)[Parameters]a = if(peaksign(y)>0; max(y); min(y)) ''Auto {{previous: 0,203436}}b = fwhm(x;abs(y))/2,2 ''Auto {{previous: 0,048816}}Annexe .C MLTO//H.Dc = 1,5 ''Auto {{previous: 2,10658}}x0 = if(peaksign(y)>0; xatymax(x;y); xatymin(x;y)) ''Auto {{previous: 2,17482e-010}}[Equation]f=a*exp(-0,5*abs((x-x0)/b)^c)fit f to y''fit f to y with weight reciprocal_y''fit f to y with weight reciprocal_ysquare[Constraints]b>0c>1[Options]tolerance=1e-10stepsize=1iterations=200Number of Iterations Performed = 11The regression produces a perfect fit2D Graph 5f=y0+a*abs(x-x0)^bX Data-0,15 -0,10 -0,05 0,00 0,05 0,10 0,15YData-0,050,000,050,100,150,200,250,30x vs l0x column vs y columnx column 1 vs y column 1Liste des symboles MLTO/H.DListe des symbolesM.L.D.I Moteur linaire double induction.M.L.I Moteur linaire simple induction.M.L.O Moteur linaire oscillant.M.L.T.O Moteur linaire tubulaire oscillatoire.m Masse de la partie mobileKfCoefficient de frottementkrCoefficient de raideurPpPoids dela partie mobileFmagForce magntique agissante sur la partie mobile.i Courant instantan circulant dans linducteurL(x) Linductance en fonction du dplacement.e Pulsation propre de la source.erPulsation critique de la rsonance.mePulsation propre mcanique de loscillation du noyau.] Frquence de la source.]rFrquence critique de la rsonance.fk Facteur damortissementgfForce de gravitation.m Masse de linduit.fkCoefficient de frottement.krConstante dlasticit.g Pesanteur.mfForce magntique sexerant sur le noyau.v Flux magntique totale.i Courant instantaniRCourant instantan de la rsistance.iLCourant instantan de linductance.iCCourant instantan du condensateur.IeffCourant efficace.ImCourant efficace max.Liste des symboles MLTO/H.DI2Courant dinduit.u La tension dalimentation instantaneURTension instantane de la rsistance.ULTension instantane de linductance.UCTension instantane du condensateur.UeffTension efficace.UmTension maximale.lLa longueur du solnodefl La longueur du fer a lintrieur de la bobine.0l La longueur de lair a lintrieur de la bobine.L Inductance de la bobine.L0Inductance quivalente de la bobine sans noyau.LfInductance quivalente de la bobine avec noyau du fer.Ls Inductance de dissipationR Rsistance interne de la bobine.RNRsistance de linduit (du noyau).C Capacit du condensateur.m Angle de dphasage entre la tension et le courant.Z Impdance totale du circuit :XLRactance inductive.XCRactance capacitive.X Ractance totale du circuit.E2F.e.m de linduit.u Flux magntique.pPoids du noyau.2 1T et TForces dattraction applique sur le noyau.RRaction du plan.x Dplacement du noyau.v= x =dtdxVitesse linaire du noyau.xrPosition du noyau correspondant la Ferro rsonance.22dtx dx = = Acclration linaire du noyau.Liste des symboles MLTO/H.DW Lnergie du champ magntique.PWLa puissance dpense pour la variation de lnergie du champ magntique.PlPuissance lectrique.PmcPuissance mcanique.QbFacteur de surtension.S Facteur de surtension thorique.K Raideur du ressort.I0Amplitude de courantBxInduction magntique en fonction de xA Vecteur surfaceUindFem induite par la variation de fluxfuFluxdes fuites magntiqueseu Flux quivalentKHConstant dhystrsisQqFacteur de qualitF0Amplitude de la forceElcut Logiciel de simulation par la mthode des lments finisBIBLIOGRAPHIE[1] Laithwaite, E.R., A History of Linear Electric MotorsLondon: Macmillan, pp31- 59, 1987.[2] West,Y.C.and Jayawant,B.V.A new linear oscillating motorProc.qf IEE, 109(A), pp.293-300, 1962.[3] Blakley, J.J.A Linear oscillating Oscillating ferroresonant machineIEEE Transactions on Magnetics, VOL.MAG-19, No 4, pp.1574-1579, July 1983.[4] Marcel Jufer, Transducteurs lectromcaniquesVolume IX, Edition 1979Georgi Suisse.[5]W.Bockonbaugh manufacturingimplications of ultrahighspeedpackagingandinterconnectdesign 4th IEEE/CHMT/EIEMT symp 1988.[6] O.Mazamitsu et al high speed and high accuracy x, y stage tor electronic assembly4th IEEE/CHMT/EIEMT symp 1988.[7] N.Wavre et al linear motors tor space applications6th European symp on space mechanisms, Zurich, Suisse, 1995.[8] E. Favre et al efficient direct drive actuator for long stroke linear motions 7thEuropean symp on space mechanisms, noordwijk north Orland, 1997.[9] Stupak et al voice coil actuators insight into the design intelligent motionEdition October 1989.[10] B. Black et al basic of voice coil actuators PCIM July 1993.[11] Magazine > Avril 2005[12]O.Masamitsu et at 4thIEEE/CHMT/EIEMT symp 1988.[13] B. Saint-jean, Electrotechnique et machines lectriques Edition Paris 1977.[14] Copley Motion Systems LLC. Press Release, Edition 05 mars 2006.[15] A.Delay, M. Correvon, Modlisation dun moteur linaire a bobine mobile.[16]Linear drives: http://edmond.peulot.pagesperso-orange.fr/MOTEUR.HTM[17]Y.Sakamoto, M.Natsusaka and K.Murakami, Anomalousphenomena in the performance ofparametric motor IEEE Transaction on magnetics, Vol.26, N5 September 1990.[18] W.Z.Fam, Parametric Motor U.S.patent No.3, 716, 734, February 1973.[19] Y.Sakamoto, M.Natsusaka and K.Murakami A Low Noise Slotless parametric motor Suitedfor Use in Quiet Environment IEEE Transaction on magnetics, 28, pp. 3000-3002, 1992.[20] R. Abdessamed, D. Hedjazi, Single phase induction linear parametric tubular motor CMGE01, Constantine 2001.[21] K. IshikawaandS. Kikuchi, Improvement of thePerformancecharacteristicsof alinearparametricmotor withOpenMagneticCircuit IEEETransactionsonmagnetics, vol. 35, No. 5,September 1999.[22] K. Ishikawa, S. Kikuchi , O. Ichinokura, T. Watanabe and K.Murakami SomeConsideration on the Directional Control of a linear Parametric Motor IEEE Transactions on magnetics, vol. 9, No. 6 pp. 127-131, November / December 1994 ( JMS ofJpn), vol .18, No, 2pp, 547-550,April 1994.[23] S. Kikuchi and K. Ishikawa A New Type 4-Legged Linear Parametric Motor with ExcellentPerformanceIEEE Transactions on magnetics, vol. 33, No. 5, September 1997.[24] K. Ishikawa, M. Ishizuka and S. Kikuchi, Performance Characteristics of A New Type ofLinear Parametric Motor With Double Driving SurfacesIEEE Transactions on magnetics, vol. 34, No 4 , July1998.[25] ChengShukang, Li Xiaoping, Li Liyi, GaoHanyingandHuYusheng ReconnectionElectromagnetic Launcher (RCEML) and its Application 2003 IEEE[26]E.A.Mendrela, Z.J.Pudlowski Transients and Dynamics in a Linear Reluctance SelfOscillating MotorIEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 7, No. 1, March 1992.[27] J.J.Blakley A Linear Oscillating Ferroresonant MachineIEEE Transactions on magnetics, vol. MAG-19, No. 4, July 1983.[28] B.Z.Kaplan, Analysis of a method for magnetic LevitationProc.Inst. Elec.Eng. vol.114, pp.1801-1804, 1967.[29] B.Z.Kaplan, A note on parametric machines Proc. IEEE, vol.54, p. 898, 1966.[30]E. Levi andM. Panzer, Electromechanical Power Conversion, NewYork: McGraw-Hill,1966, p.9.[31] B.V.Jayawant, Induction MachinesNew York: McGraw-Hill, 1968.[32] E.R.Laithwaite, Electromagnetic Levitation, Proc.Inst.Elec.Eng.vol.112, pp.2361-2375, 1965.[33]R. Abdessemed, D.Hedjazi and V.F.Tomachevitch, Characterisation of Kouznetsov Single-Phase Oscillating Linear Parametric Motor LEBresearch laboratory Section Linear Electromagnetic traction. Depart of Electrical engineering Batna, university Algeria.EPE-PEMC 2002 Dubrovnik and Cavtat.[34] R. Abdessemed, D.Hedjazi, F.Z.Kadid, Etude, conception et rgulation de la tractionlctromagntique linaire Projet de recherche MERS, Bilan annuel 1995/1996.Univ. De Batna-Algerie.[35] J.C. Gianduzzo, Stphane Ygorra, Luc Lasne, La ferrorsonance, exprimentation etmodlisation non linaire Universit de Bordeaux 1, Centre de Ressources en EEA351, Cours de la Libration 33400 Talence, France[36] Jean Fallou, Leons dlectrotechnique Chez Gauthier-Villars. Vol II. 1949.[37] Franois Cohen, lectrotechnique Tome 2 Gauthier, Villars et Cie .[38] R-CH.houte Les rgulateurs ferromagntiques Cahier XIII de lagent technique radio tv.Edition 1968.[39] J.C. Gianduzzo, Stphane Ygorra, Luc Lasne, La ferro rsonance, exprimentale etmodlisation non linaireUniversitdeBordeaux1, CentrederessourcesenEEA.351, Coursdelalibration33400Talence,France.[40]J. Meisel, Principles of Electromechanical Energy ConversionNew York, McGraw Hill, pp.99-147, 1966.[41]B.Z.Kaplan, Estimation of mechanical transients in tuned-circuitl evitators by employingsteady-state impedances, J-Appl. Phys., Vol.47, pp.78-84, 1976.[42] George Asch, les capteurs en instrumentation industrielleDUNOD Edition 1987 .[43]L.Landau et E.Lifchitz,mcanique Editionmir1981.