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Dimensionnement d’un actionneur pour organe de pilotage à entraînement direct avec redondance passive magnétique (Document en Français)

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Version :

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Informations sur les contributeurs

Auteur : Allias Jean-François

Allias, Jean-François

Nom

Allias

Prénom

Jean-François

Nationalité

Français

Date de soutenance : 30-11-2015

Directeur(s) de thèse : Alazard Daniel

Alazard, Daniel

Nom

Alazard

Prénom

Daniel

- Llibre Jean-François

Llibre, Jean-François

Nom

Llibre

Prénom

Jean-François

Etablissement de soutenance : Toulouse, INPT

Toulouse, INPT

Nom

Toulouse, INPT

Laboratoire : Laboratoire Plasma et Conversion d'Energie (Toulouse ; 2007-....)

Laboratoire Plasma et Conversion d'Energie (Toulouse ; 2007-....)

Nom

Laboratoire Plasma et Conversion d'Energie (Toulouse ; 2007-....)

Ecole doctorale : École doctorale Systèmes (Toulouse ; 1999-....)

École doctorale Systèmes (Toulouse ; 1999-....)

Nom

École doctorale Systèmes (Toulouse ; 1999-....)

Informations générales

Discipline : Systèmes embarqués et automatique
Classification : Fabrication industrielle

Mots-clés libres : Réseau de Halbach, Fort couple, Retour d’effort
Mots-clés :

Machines synchrones
Actionneurs
Avions -- Conception et construction
Conception de systèmes informatiques

Résumé : Ce manuscrit de thèse, intitulé " Dimensionnement d’un actionneur pour organe de pilotage à entraînement direct avec redondance passive magnétique ", s’inscrit dans un projet ANR du nom de TEMOP pour, TEchnologie Mécatronique pour Organe de Pilotage, en lien avec la société UTC Aerospace de Figeac. L’objectif de cette thèse est de développer une solution de machine électrique permettant de générer le retour d’effort actif d’un mini-manche latéral d’aéronef, dans le but d’améliorer les sensations haptiques des pilotes. Cette machine doit être assez performantes pour générer des efforts massiques importants, tout en tenant dans un encombrement réduit et en limitant l’échauffement. Un cahier des charges précis rédigé par l’industriel donne les contraintes à respecter et impose une redondance triplex sur chaque axe de tangage et de roulis. Nous avons opté pour une solution comportant un duplex actif associé à un simplex passif. Sur chaque axe, deux machines électriques actives seront montées en parallèle et une solution à retour d’effort passif magnétique a été développée. Pour ce faire, nous avons divisé notre thèse en deux parties distinctes. La première partie du manuscrit traite du dimensionnement de la machine active appelée DARM pour Double Airgap Rotative Machine. Il s’agit d’une machine synchrone à aimants permanents en configuration Halbach, comportant deux entrefers et à débattement limité. La stratégie de dimensionnement est basée sur une optimisation locale et analytique sous contraintes non-linéaires. La première partie développe les contraintes sous forme analytiques. Puis, un modèle magnétique est créé de manière à connaître le couple que la structure développe en fonction des différentes variables d’optimisation. Ce modèle a été validé par éléments finis grâce aux logiciels ANSYS et JMAG. Une optimisation permet d’aboutir aux dimensions de l’actionneur satisfaisant au cahier des charges. Puis, dans le but de vérifier les températures atteintes dans chaque zones, un modèle thermique global, utilisant des résistances thermiques équivalentes a été établi et validé par simulations. Ainsi, on vérifie que la structure optimisée n’atteint pas des températures critiques. Enfin, nous validerons nos calculs par des mesures expérimentales. Un chapitre du manuscrit est dédié au dimensionnement de la partie passive. Nous avons imaginé un système innovant qui couple une fonction de ressort et d’amortisseur. La fonction de ressort s’appuie sur le phénomène de répulsion entre deux aimants permanents, alors que la fonction d’amortisseur est créée par un système de freinage passif par courants de Foucault. La stratégie de dimensionnement est divisée en deux partie. Les dimensions du système de ressort sont préalablement choisies grâce à une optimisation paramétrique locale couplant le logiciel MATLAB au logiciel de simulations par éléments finis FEMM. Lorsque ces dimensions sont fixées, le système d’amortisseur est dimensionné par une optimisation locale analytique où la fonction objectif a pour vocation de maximiser le couple de freinage. Nous nous sommes donc entachés à développer un modèle qui permet de calculer ce couple. Sur cette base, un prototype a été élaboré, sur lequel des mesures expérimentales ont permis de valider le concept.

Informations techniques

Type de contenu : Text
Format : PDF

Informations complémentaires

Entrepôt d'origine :

STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises

Identifiant : 2015INPT0119
Type de ressource : Thèse

Fiche descriptive